MeRgerate wie auch die Gaschromatographen und Massenspektrometer. Ein Beispiel fur eine rnit einem FTIR-Spektrometer als kontinuierliche ProzeBmessung vor Ort zur Verfahrensiiberwachung durchgefiihrte Multi- komponenten-Analyse ist die simultane Bestimmung des Gehaltes an Kohlenmonoxid, Kohlendioxid: Schwefelwasserstoff, Methan und Carbo- nylsulfid in rnit Wasserdampf gesattigtem Produktionsgas. Die Schwierig- keit bei dieser Messung ist, dab sich die IR-Absorptionsbande von Carbonylsulfid innerhalb der des Kohlenmonoxids befindet und daB das auBerst intensitatsschwache Linien-Spektrum von Schwefelwasserstoff voll- standig von dem wesentlich intensitatsstarkeren Linien-Spektrum des Wassers iiberlagert wird. Da alle Daten digital vorliegen, lassen sich die Querempfindlichkeiten kompensieren. Dazu werden die IR-Spektren der Begleitkomponenten mit Konzentrationen, die in etwa den realen Konzentrationen im ProzeB entsprechen, aufgenommen und digital abgespeichert. Dann werden die gemessenen Konzentrationen in Relation zu den abgespeicherten gesetzt und somit Gewichtungsfaktoren ermittelt. Mit diesen Gewichtungsfaktoren werden die Datenpunkte der abgespeicherten Spektren multipliziert und die somit konzentrationsgewichteten Spektren vom aufgenommenen Gesamt-Spektrum subtrahiert. Nach entsprechender Programmierung lie- Ben sich die Konzentrationen aller Komponenten querempfindlichkeitsfrei bestimmen. Grofler Dynamik-Bereich: Der groBe Dynamik-Bereich spricht weiterhin fur die FTIR-Spektroskopie. Bei einer Absorber-Uberwachung auf wenige ppm Nickeltetracarbonyl neben ca. 40 % Kohlenmonoxid besteht das Problem, daB die IR-Absorptionsbande des CO mit der von Ni(C0)d zusammenfallt. DieVorgehensweise ist analog der des vorherigen Beispiels, wobei sich herausstellte, daB aufgrund der sehr geringen Nickeltetracarbo- nyl-Konzentration imvergleich zu der ca. 200000mal groBeren Kohlenmon- oxid-Konzentration es hier besonders wichtig ist, nach Subtraktion des CO-Spektrums Basislinien-Verschiebungen zu berucksichtigen. Ein FTIR- Spektrometer wurde iiber mehrere Monate in der Produktionsanlage parallel zu einem UV-Fotometer erfolgreich getestet. Analyse von Fliissigkeiten: Im Gegensatz zu anderen Mehrkomponenten- Analysengeraten wie Gaschromatographen oder Massenspektrometern ist es mit der FTIR-Spektroskopie moglich, direkt in Fliissigkeiten Konzen- trationsbestimmungen durchzufiihren. Ein Beispiel ist die zur Vermeidung von Korrosionen in einer Produktionsanlage auflerst wichtige Bestimmung von wenigen ppm Wasser in einem Gemisch von Chlor-Kohlenwasserstof- fen. Auch hier gelang es nach Subtraktion der Spektren aller Haupt- und Nebenkomponenten. die reine Wasserkonzentration zu messen. Hohe Empfindlichkeit: FTIR-Spektrometer sind wesentlich empfindlicher als Gitter-Spektrometer. Eine Anzahl von Interferogrammen wird in kurzer Zeitabfolge hintereinander aufgenommen, gemittelt und erst dann der Fourier-Transformation untenvorfen, wobei sich im Amplituden-Spektrum eine Verbesserung im SignallRausch-Verhaltnis um den Faktor ,,Wurzel aus der Anzahl der Interferogramme" ergibt. Aufgrund dieser Sensitivitats- Vorteile sind mit FTIR-Spektroskopie Nachweis-Empfindlichkeiten mog- lich, die fur viele Substanzen im unteren ppm- bis ppb-Bereich liegen. Da die Anforderungen des Gesetzgebers an die MeBempfindlichkeit von Emissions- und ImmisionsmeReinrichtungen in Richtung immer kleinerer nachzuweisender Konzentrationen geht, ist zu erwarten, dab auch in dem Bereich der UmweltmeBtechnik aufgrund der Empfindliehkeits-Vorteile die FTIR-Spektroskopie an Bedeutung gewinnen wird. Kurze Meflzeiten: Bei FTIR-Spektrometern hangt die spektrale Auflosung lediglich von der Weglange, die der translatierende Spiegel zurucklegt, ab. Durch entsprechend schnelleTranslationsbewegungen lassen sich sehr kurze MeBzeiten im Sekundenbereich erreichen. In der Schnelligkeit besteht einer der wichtigsten Vorteile gegeniiber der Gaschromatographie. Geringer Instandhaltungsaufwand: Ein weiterer Vorteil gegenuber der Gaschromatographie besteht darin, daB keine Hilfsgase wie Brennluft, Brenngas, Tragergase, Steuerluft oder Heizluft benotigt werden. Generell ist beim Einsatz der On-line-FTIR-Spektroskopie rnit einem geringeren Instandhaltungsaufwand zu rechnen.

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Fuzzy-Methoden in der Verfahrenstechnik: Grundlagen, Modelle und Anwendungen

K. Hartmann (Vortragender) und M . Wagenknecht. Institutskomplex Ber- lin-Adlershof, Projektgruppe Systemverfahrenstechnik im WIP, Rudower Chaussee 5. 0-1199 Berlin.

Neben genauen, ,,scharfen" Daten, Modellen, Bewertungcn. Algorithmen und Praferenzen spielen auch ungenaue, ,,unscharfe", subjektive Informa- tionen und Aussagen uber Prozehzustande, ProzeBziele und Steuerungen in der Verfahrenstechnik eine bedeutende Rolle. Fur die modellmaBige Behandlung und mathematische Beschreibung dieser unscharfen Sachver- hake kann dieTheorie unscharfer Mengen (Fuzzy sets) rnit Erfolg eingesetzt werden. Sie hat dabei denvorteil, daB die mit dieser Theorie beschriebenen unscharfen Aussagen zusammen mit den klassischen, scharfen Algorithmen gekoppelt und verarbeitet werden konnen. Folgende Anwendungsgebiete konnten fur die Verfahrenstechnik bisher durch Anwenden von Fuzzy sets erschlossen werden: 1) Modellbildung durch unscharfe Relationen und Implikationen, 2) unscharfe Modellierung von Wissenskomponenten, z. B. von heuristi-

3) unscharfe Regressionsanalyse fur die Auswertung von cxperimentellen

4) unscharfe mehrkriterielle Optimierung durch subjektive Wichtungen

5) unscharfe Steuerung von Prozessen und Systemen. Neben einer kurzen Einfiihrung in die Grundlagen der Theorie unscharfer Mengen und wichtige Operationen rnit unscharfen Mengen werden die Prinzipien der unscharfen Modellierung und Simulation, der unscharfen Bewertung und Optimierung sowie unscharfe Synthese-Methoden beschrie- ben. Ausfuhrlich wird an konkreten industriellen Beispielen dievorgehens- weise bei der Modellbildung und der Anwendung der unscharfcn Modelle gezeigt: ProzeBsynthese von Kolonnensystemen fur die destillative Stoff- trennung auf der Grundlage heuristischer Regeln und unscharfer Inferenz- mechanismen, Qualitatssteuerungssystemen fur die Magnetband-Herstel- lung mit Mehrfachzielsetzung, Steuerung von Hochtemperaturprozessen auf der Grundlage von unscharfen Produktionsregeln, unscharfe Regres- sion und Clusterung. Die ,,unscharfen" Methoden sind dabei nicht als Ersatz fur die existierenden klassischen Methoden zu verstehen, sondern enveitern den Methodenvor- rat und haben insbesondere dort ihr Haupteinsatzgebiet. wo klassische Methoden zu aufwendig oder nicht einsetzbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daB in der Regel spezielle KI-Sprachen nicht erforderlich sind. Spezielle Rahmenprogramme (Shells) erleichtern dem Nutzer den Einstieg in dieses neue Arbeitsgebiet.

schen Regeln fur Experten- und Beratungssysteme,

Daten und Expertenaussagen,

von Einzelzielen,

Fuzzy-Control-Anwendungen in der chemisch-verfahrenstechnischen lndustrie

Dr. R. Perne, Bayer AG, ZF-TPT5 Systemverfahrenstechnik, 5090 Lever- kusen-Bayerwerk.

Automatisierung rnit Fuzzy-Logic-Informationsverarbeitung ist eine noch vergleichweise junge Methode in der Automatisierungstechnik. Diese in den USA erfundene, in Europa nicht beachtete und in Japan perfektionier- te und zur Industriereife entwickelte Technik, die sich mathematisch unter anderem auf die Theorie der unscharfen Mengen (Fuzzy sets) abstutzt, erlebt zur Zeit einen bemerkenswerten Applikationsboom. Vor allem im Konsumgiiterbereich (Waschmaschinen, Mikrowellenofen,Videokameras, Autos etc.) hat diese ,,unscharfe Informationstechnologie" bereits den Durchbruch geschafft. Gleichwohl diirfen die Anwendungen in anderen

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824 Chem.-1ng.-Tech. 64 (1992) Nr. 9, S. 769-888