Fuzzy-Experten-System und Digital Twin revolutionieren Säurewasseraufbereitung

Die Reinigung von Säurewasser ist entscheidend, um Emissionen zu senken, Korrosion zu verhindern und die Wiederverwendung von Wasser in Industrie und Haushalt zu ermöglichen. Gleichzeitig reduziert die Automatisierung des Aufbereitungsprozesses das Risiko für Arbeiter, indem menschliche Eingriffe minimiert werden.

In der vorliegenden Studie wurde ein Fuzzy-Experten-System entwickelt, das auf einem digital erstellten Zwilling eines dokumentierten industriellen Prozesses basiert. Das System übernimmt die Kontrolle wichtiger Parameter, indem es menschliches Entscheidungsverhalten nachahmt, und ist dabei so gestaltet, dass auch weniger erfahrene Bediener es intuitiv nutzen können.

Der digitale Zwilling wurde mit Honeywell UniSim Design R492 modelliert, um das reale Verhalten von Anlagen exakt abzubilden. Die Dynamik der Ventile wurde in MATLAB durch Systemidentifikation ermittelt, und die Echtzeitdatenübertragung zwischen Simulator und Steuerung erfolgte über OPC DA.

Der Fuzzy-Controller setzt eine Split-Range-Steuerung für zwei Ventile ein. In 21 verschiedenen Ausgangsdruckbedingungen wurden fünf unterschiedliche Defuzzifizierungsstrategien getestet, was insgesamt 105 einzigartige Szenarien ergab. Diese umfangreiche Testreihe ermöglicht eine gründliche Bewertung der Systemleistung.

Die Ergebnisse zeigen, dass das System die gewünschten Parameter zuverlässig hält und die Fehlerquote deutlich reduziert. Durch die Kombination aus Fuzzy-Logik und digitalem Zwilling bietet die Lösung einen robusten, benutzerfreundlichen Ansatz für die Säurewasseraufbereitung, der sowohl Kosten senkt als auch die Umweltbelastung minimiert.