Modellierung einer Batchanlage mittels Bondgraphen in Dymola

Zusammenfassung

In Zeiten immer größer werdender Rechnerleistungen und -kapazitäten und der zunehmenden Knappheit von Ressourcen gewinnen Simulationen von Prozessen und Anlagen in der Verfahrenstechnik immer mehr an Bedeutung. Sie ermöglichen nicht nur eine Ersparnis an Energie und Rohstoffen, sondern sie bringen meistens auch einen geringeren Zeitaufwand mit sich, um verschiedene Auskünfte über die Verfahren zu erhalten. Beides bedeutet in der Industrie in den meisten Fällen auch eine Kostenersparnis. Immer größere Bedeutung auf dem Gebiet der Prozesssimulation nehmen die dynamischen Simulationen ein, da diese beispielsweise auch Lastwechsel oder An- und Abfahrvorgänge darstellen können. Meiner Meinung nach sind hierfür die Programmiersprache Modelica und deren Benutzerumgebung Dymola recht zukunftsträchtige Werkzeuge, welche ich bereits in der Vergangenheit bei meinen Tätigkeiten in der Industrie schätzen gelernt habe.

Für die Simulation ist immer eine gute und zuverlässige Modellbildung wichtig, und es gibt verschiedenste Arten, diese vorzunehmen. Aus diesem Grund möchte ich im Rahmen meiner Studienarbeit eine einfache Batchanlage, welche eine Praktikumsanlage der Technischen Universität Dortmund ist, nach den Prinzipien der Modellierung mit Bondgraphen realisieren. Diese möchte ich mit dem bereits erwähnten Programm Dymola vornehmen. Hierbei möchte ich mich nicht auf die möglichst genaue und realistischste Darstellung der Vorgänge in der Anlage konzentrieren, sondern in erster Linie die Modellbildung mittels Bondgraphen in Dymola/Modelica betrachten. Dabei geht es mir auch um den praktischen Aufwand der Modellbildung, wie gut die Bondgraphen ein System repräsentieren, die Stabilität der Modelle und den Rechen- bzw. Zeitaufwand ihrer Simulationen.

In meiner Arbeit wird zuerst die Anlage, deren Funktionsweise und ihre Steuerung erklärt und anschließend eine kurze Beschreibung zu der verwendeten Programmiersprache Modelica und der Software Dymola gegeben. Im Folgenden werde ich eine kurze Einführung in die Modellierung von physikalischen Systemen und Vorgängen mit Bondgraphen geben. Hierbei werde ich auch kurz auf den aktuellen Stand dieser bezüglich der verwendeten Software eingehen. Die Beschreibung des Modells der einzelnen Komponenten mit Bondgraphen wird danach beschrieben und darüber hinaus eine kurze Diskussion der Simulation und deren Ergebnisse geführt.

Aus diesen hoffe ich dann, entsprechende Aussagen bezüglich meiner oben genannten Kriterien über die Modellbildung mittels Bondgraphen machen zu können.


Interessiert daran, die vollständige Arbeit zu lesen? (51 Seiten, 966,656 Bytes, pdf)


Homepage


Modifiziert: 8. Dezember, 2009 -- © François Cellier