Steuerungstechnik
PL 2019, Steuern, Regeln, Sensoren, SPS, Zahlensystem
PL 2019, Steuern, Regeln, Sensoren, SPS, Zahlensystem
Was versteht man unter Hysterese?
Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Ausschaltpunkt.
Erkläre den Unterschied der Regelstrecke mit und ohne Ausgleich
Mit Ausgleich: Streben nach Änderung der Stellgrösse wieder einen konstanten Wert an
Ohne Ausgleich: erreichen keinen neuen Gleichgewichtszustand. Stellgrösse muss zurückgenommen werden, sobald der gefordete Zustand erreicht ist.
Erkläre das Verhalten des P-Regler
Stellgrösse y ist immer propotional zu der erfassten Regeldifferenz. Regelt schnell aus und hat eine bleibende Regeldifferenz.
Erkläre das Verhalten des I-Regler
Der regelt Abweichungen vollständig aus. Je grösser die Regeldifferenz ist, desto schneller wird die Stellgrösse verändert.
Was ist das grundlegende Prinzip einer Regelung?
Geschlossener Wirkungskreis (Regelungskreis)
Wie kann man eine Steuerung allgemein definieren?
Eine oder mehrere Eingangsgörssen werden miteinander verarbeitet und beieinflussen die Ausgangsgrösse ohne Einfluss einer Störgrösse = offener Wirkungsablauf
Was versteht man unter der Totzeit Tt?
Zeit welche vergeht von der Änderung der Stellgrösse bis zur Bemerkung der Änderung in der Regelstrecke.
Erkläre schrittweise mit Hilfe des Ablaufplans wie eine SPS arbeitet.
Zuerst werden alle Signale vom Eingangsbaustein gelesen und im Prozessabbild der Eingänge (PAE) gespeichert. Danach wird Steueranweisung für Steueranweisung bearbeitet und im Prozessabbild der Ausgänge (PAA) zwischengespeichert. Nach der letzten Anweisung wird das PAA an die Ausgabengruppe weitergegeben und die Ausgänge entsprechend geschaltet. Danach fängt das ganze von vorne an. Das nennt man zyklische Programmierbearbeitung.
Wodurch unterscheiden sich analoge, binäre und digitale Signale?
Analog = stetiger Signal
Binär = Ein / Aus- Signal
Digital = Stufenweise Veränderungen
Aus welchen Baugruppen besteht eine SPS?
- Eingabebaugruppe (Eingang) - (Sensoren, Schalter, Taster)
- Zentraleinheit CPU - (Programmiergerät)
- Schnittstellen (zwischen CPU und Gerät) - ( 230V, IEEE802.3)
- Ausgabebaugruppe (Ausgang) - (Aktoren, Verbraucher)
Steuerungen teilt man nach der Art der Signalverarbeitung ein, welche zwei gibt es?
- Verknüpfungssteuerung
- Ablaufsteuerung
Was heisst SPS?
Speicherprogrammierbare Steuerung
Zähle eine paar Funktionen der SPS auf.
UND, ODER, NAND, NOR, XOR, NOT
Was ist die Zykluszeit in der SPS? Wovon hängt die Dauer der Zykluszeit ab?
Zeit, welche für die einmalige Bearbeitung aller Anweisungen eines Programms benötigt wird.
Von der Arbeitsgeschwindigkeit der SPS und vom Umfang (Anzahl der einzelnen Anweisungen) des Anwendungsprogramms. z.B 8ms für 1000 Anweisungen
Welche Arten von Programmiersprachen gibt es?
textförmig:
- Anweisungsliste (AWL)
- Strukurierter Text (ST)
grafisch:
- Kontaktplan (KOP) - Stromlaufplan
- Funktionsplan (FUP) - mit Digitaltechniksymbolen
- Ablaufspreche (AS)
Was für Zahlensysteme kennst du? ja genau du ;-)
- Dual- oder Binärsystem (0/1, Ein/Aus)
- Oktalsystem
- Hexadaziemalsystem (16, von 0 bis F)
- Dezimales Zahlsystem (von 0 bis 9)
Was für Verknüpfungsarten gibt es bei der Digitaltechnik?
- Schaltzeichen
- Funktionsgleichung
- Wahrheitstabelle
- Ersatzschaltung mit Relais
- Funktionsplan (FUP)
Was kannst du zum Stellenwert, Grösster Nennwert, Basis und Zieffer sagen?
Zahlensysteme
Nennwert: Jedes Zahlensystem besteht aus Ziffern (Nennwerte). Die Anzahl der Ziffern ergibts sich aus der Basis. Der grösste Nennwert entspricht der Basis minus 1. Wird der grösste Nennwert überschritten, entsteht aus dem Übertrag der nächst höhere Stellenwert. z.B. beim Dezimalen Zahlensystem
- Ziffern 0123456789
- Basis 10
- Grösster Nennwert 9
- Stellenwert 100= 1, 101 = 10, 102 =100 usw.
Was bedeuten die Symbole auf dem Kontaktplan?
Abfrage auf 1/Eingang nicht invertiert / Schliesser
Ausgang / Spule
Abfrage auf 0/EIngang invertiert / Öffner
Was bedeuten die Verknüpfungen in dem Kontaktplan?
- 1 = NOT
- 2/3 = XOR
- 4/5 = Setzen (SET) / Rücksetzen (Reset)
- 6 = UND
- 7/8 = ODER
Was versteht man unter Steuern?
Allgemeine Erklärung / Kennzeichnung.
Steuern ist die Beeinflussung von Ausgangsgrössen durch eine oder mehrerer Eingangsgrössen. Kennzeichen für das Steuern ist der offene Wirkungsablauf.
Sprich die Störgrösse z wird nicht berücksichtigt.
Erkläre Anhand eines Beispiels das Steuern.
Heizung, Beweungsmelder, Dimmer usw.
Dimmer: Licht wird gedimmt und die Lichstärke bleibt die selbe. Egal ob der Raum durch Storen runterlassen dunkler wird oder nicht.
Zähle ein paar Fachbrgriffe im Zusammhang mit dem Steuern.
Energiefluss, Steuerstrecke, Stelllied/Strecke, Steuereinrichtung, Verbraucher
Führungsgösse w, Aufgabengrösse x, Stellgrösse y, Störgrösse z
offener Wirkungsablauf (Keine Rückwirkung auf Führungsgrösse w)
Wo liegt der wesentliche Unterschied zwischen Steuern und Regeln?
Steuern = offener Wirkungsablauf, ohne Rückmeldung.
Regeln = geschlossener Wirkungsablauf, mit Rückmeldung auf den Regler. (mit Sensor)
Erkläre den Begriff Führungsgrösse und wie ist das Kurzzeichen?
- Kennzeichen w - "Soll-Wert"
- Wird auch als Eingangsgrösse bezeichnet. Wird von Aussen zugeführt. Diese Grösse wollen wir haben und versuchen diese durch die Regelung zu halten..
Erkläre den Begriff Regelgrösse und wie ist das Kurzzeichen?
Info: Regelgrösse wird nicht beim Steuern verwendet, sondern beim Regeln.
- Kennzeichen x - Istwert
- Die Regelgrösse wird vorlaufend erfasst und wird mit der Führungsgrösse verglichen. Es erfolgt dabei eine ständige Anpassung an die Führungsgrösse.
Was ist das Kennzeichen einer Regelung?
Geschlossener Wirkungsweg in dem laufend eine Führungsgrösse mit der Regelgrösse verglichen wird.
Wie wird bei einer Lichtregelung der Istwert erfasst?
Lichtsensor
Wozu dienst ein Stellglied bei einer Steuerung?
Das Stellglied beeinflusst den Energiefluss.
Geben sie ein Beispiel einer Strecke an
Heizkörper, Lampe
Nach welchen Merkmalen lassen sich Steuerungen unterscheiden?
Mache je ein Beispiel.
Informationsdarstellung: Analoge, binäre und digitale Steuerugen
Signalverarbeitung: Verknüpfungssteuerung oder Ablaufsteuerung
Programmierverwiklichung: Verbindungsprogrammierte- (VPS) oder speicherprogrammierte (SPS) Steuerung
Zeichne das Blockschaltbild von der Steuerung.
Zeichne das Blockschaltbild von der Regelung.
Was wird unter Regelstrecke vertanden? Mache ein Beispiel dazu.
Der Teil eines Regelkreies in dem die Regelgrösse x geregt wird.
z.B. Ofen, Motor, Wassertank
Wozu dient der A-D-Wandler?
Wenn bei digitalen Reglern die Regel- und Führungsgrösse als Analogwert vorliegen, müssen sie umgewandelt werden.
Von Analogen zum Digitalen Signal
Was versteht man unter Regeln?
Allgemeine Erklärung / Kennzeichnung.
Beim Regeln wird fortlaufend die Regelgrösse x erfasst und mit der Führungsgrösse w verglichen. Weil sich die Führungsgrösse immer anpasst, spricht man von einem geschlossenen Wikrungsablauf.
Wozu und wo werden Sensoren verwendet?
Sensoren werden zur Aufnahmen von Führungsgrössen in Steuer- oder Regelkreise verwendet.
Sensoren formen nicht elektrische Grössen (Temperatur, Strecke, Druck..) in ein standartisierte elektrische Grösse (Spannung, Strom) um.
Aus welchen Teilen besteht eine Messkette?
Tipp, bei Sensoren.
Sensorelemt, Übertragungsglied, Ausgeber (Anzeige)
Das Sensorelement und der Messumformer wird oft als kompletten System verwendet und als Sensor bezeichnet.
Die Einheitsumformer haben genormte Ausgangsgrössen. Welche wären das?
- 0 bis 1V
- 0 bis 10V
- 0 bis 20mA
- 4 bis 20 mA
Nach welches Merkmalen unterscheidet man Sensoren?
Nach ihrer Wirkungsweis und deren Ausgangssignal.
- Wirkungsweis = aktiv - Thermoelement, passiv - PT100
- Ausgangssignal = analog - PT100, digital - Inkrementalgeber, binäre - Nährungsschalter
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Cartes-fiches
Was versteht man unter Steuern?
Allgemeine Erklärung / Kennzeichnung.
Steuern ist die Beeinflussung von Ausgangsgrössen durch eine oder mehrerer Eingangsgrössen. Kennzeichen für das Steuern ist der offene Wirkungsablauf.
Sprich die Störgrösse z wird nicht berücksichtigt.
Erkläre Anhand eines Beispiels das Steuern.
Heizung, Beweungsmelder, Dimmer usw.
Dimmer: Licht wird gedimmt und die Lichstärke bleibt die selbe. Egal ob der Raum durch Storen runterlassen dunkler wird oder nicht.
Zähle ein paar Fachbrgriffe im Zusammhang mit dem Steuern.
Energiefluss, Steuerstrecke, Stelllied/Strecke, Steuereinrichtung, Verbraucher
Führungsgösse w, Aufgabengrösse x, Stellgrösse y, Störgrösse z
offener Wirkungsablauf (Keine Rückwirkung auf Führungsgrösse w)
Wo liegt der wesentliche Unterschied zwischen Steuern und Regeln?
Steuern = offener Wirkungsablauf, ohne Rückmeldung.
Regeln = geschlossener Wirkungsablauf, mit Rückmeldung auf den Regler. (mit Sensor)
Erkläre den Begriff Führungsgrösse und wie ist das Kurzzeichen?
- Kennzeichen w - "Soll-Wert"
- Wird auch als Eingangsgrösse bezeichnet. Wird von Aussen zugeführt. Diese Grösse wollen wir haben und versuchen diese durch die Regelung zu halten..
Erkläre den Begriff Regelgrösse und wie ist das Kurzzeichen?
Info: Regelgrösse wird nicht beim Steuern verwendet, sondern beim Regeln.
- Kennzeichen x - Istwert
- Die Regelgrösse wird vorlaufend erfasst und wird mit der Führungsgrösse verglichen. Es erfolgt dabei eine ständige Anpassung an die Führungsgrösse.
Was ist das Kennzeichen einer Regelung?
Geschlossener Wirkungsweg in dem laufend eine Führungsgrösse mit der Regelgrösse verglichen wird.
Wie wird bei einer Lichtregelung der Istwert erfasst?
Lichtsensor
Wozu dienst ein Stellglied bei einer Steuerung?
Das Stellglied beeinflusst den Energiefluss.
Geben sie ein Beispiel einer Strecke an
Heizkörper, Lampe
Nach welchen Merkmalen lassen sich Steuerungen unterscheiden?
Mache je ein Beispiel.
Informationsdarstellung: Analoge, binäre und digitale Steuerugen
Signalverarbeitung: Verknüpfungssteuerung oder Ablaufsteuerung
Programmierverwiklichung: Verbindungsprogrammierte- (VPS) oder speicherprogrammierte (SPS) Steuerung
Zeichne das Blockschaltbild von der Steuerung.
Zeichne das Blockschaltbild von der Regelung.
Was wird unter Regelstrecke vertanden? Mache ein Beispiel dazu.
Der Teil eines Regelkreies in dem die Regelgrösse x geregt wird.
z.B. Ofen, Motor, Wassertank
Wozu dient der A-D-Wandler?
Wenn bei digitalen Reglern die Regel- und Führungsgrösse als Analogwert vorliegen, müssen sie umgewandelt werden.
Von Analogen zum Digitalen Signal
Was versteht man unter Regeln?
Allgemeine Erklärung / Kennzeichnung.
Beim Regeln wird fortlaufend die Regelgrösse x erfasst und mit der Führungsgrösse w verglichen. Weil sich die Führungsgrösse immer anpasst, spricht man von einem geschlossenen Wikrungsablauf.
Wozu und wo werden Sensoren verwendet?
Sensoren werden zur Aufnahmen von Führungsgrössen in Steuer- oder Regelkreise verwendet.
Sensoren formen nicht elektrische Grössen (Temperatur, Strecke, Druck..) in ein standartisierte elektrische Grösse (Spannung, Strom) um.
Aus welchen Teilen besteht eine Messkette?
Tipp, bei Sensoren.
Sensorelemt, Übertragungsglied, Ausgeber (Anzeige)
Das Sensorelement und der Messumformer wird oft als kompletten System verwendet und als Sensor bezeichnet.
Die Einheitsumformer haben genormte Ausgangsgrössen. Welche wären das?
- 0 bis 1V
- 0 bis 10V
- 0 bis 20mA
- 4 bis 20 mA
Nach welches Merkmalen unterscheidet man Sensoren?
Nach ihrer Wirkungsweis und deren Ausgangssignal.
- Wirkungsweis = aktiv - Thermoelement, passiv - PT100
- Ausgangssignal = analog - PT100, digital - Inkrementalgeber, binäre - Nährungsschalter
Was sind die Aufgaben von Sensoren?
Sensoren wandeln physikalische Grössen in elektrische Messsignale um.
Was sind passive Sensoren?
Und zähle ein paar Beispiele auf.
- enthalten passive Elemente wie Widerstände, Spulen oder Kondensatoren.
- ändern ihre elektrische Eigenschaft unter dem Einfluss von der physikalischen Grösse.
- brauchen eine Hilfsenergie von externen Spannungsquellen
- hohe Genauigkeiten sind erreichbar
- Nichtelektrische Grössen sind Druck, Temperatur, Füllstand, Feuchtigkeit, Weg
- z.B. Potenziometer, Induktiver / Kapazitiver Sensor, Dehnungsmessstreifen usw.
Was ist ein aktiver Sensor?
Und zähle ein paar Beispiele auf.
- wandeln mechanische, thermische, Licht- oder chemische Enegergie direkt in elektrische Enegerie um.
- sind somit Spannungserzeuger
- oft geringe Genauigkeit, häufige Kalibrierung nötig
- z.B. Thermoelement, Fotoelement, piezoelektrische Elemente
Welche Arten von Sensoren gibt es? (Ausgangssignal)
- Analoge = Stellen eine physikalische Grösse in einer el. Grösse da.
- Binäre = Liefern ein binäres Ausgangssignal (ein/aus oder 1/0)
- Digitale = Zahlenmässige Erfassen der Messgrössen
Was sind analoge Sensoren?
Mit analogen Sensoren lassen sich physikalische Grössen in analoge elektrische Grössen (Spannung/Strom) darstellen.
Welche drei Sensortypen eignen sich zur Temperaturmessung?
- Thermisoren (NTC/PTC)
- Thermoelemente (Thermopaar z.b. Eisen-Konstantan)
- Widerstandsthermometer (PT100 / Ni 1000)
Was sind binäre Sensoren?
Binäre Sensoren sind z.B. Nährungsschalter. Diese arbeiten ohne mechanisch bewegte Teile und sind daher verschleissfrei.
Es gibt optische, induktive und kapazitive Nährungsschalter
Zähle ein paar Beispiele zu den optischen, induktiven und kapazitiven Nährungsschalter auf.
optische Nährungsschalter = Garagentor, Fördereinrichtungen zur Erfassung von Gegenständen
induktive Nährungsschalter = berührungslose Endschalter (erfassen alle Metallteile)
kapazive Nährungsschalter = Füllstandsmessung (erfassen auch Nichtmetallteile)
Was sind digitale Sensoren?
- Diese erfassen Messgrössen Zahlenmässig
- Der Messwert ist die Summe der Impulse.
- Es gibt die inkrementale und die absolute Weg- und Winkelmessung
- z.B. Motor-Drehzahl oder Laufbandsteuerung.
Was heisst Inkrement?
Betrag, um den eine Grösse zunimmt.
(inkrementale und absolute Weg- und Winkelmessung, bei den digitalen Sensoren)
Wozu dient der Regelkreis?
Er dient dazu eine vorgegebene physikalische Grösse (Regelgrösse x) auf einem gewünschten Wert (Führungsgrösse w) zu bringen und dort zu halten. Unabhänging von der auftrenden Störungen (Störgrösse z)
Aus welchen zwei Hauptteilen besteht ein Regelkreis?
- Aus der Regeleinrichtung und der Regelstrecke.
- Beim Regler ist die Messeinrichtung, die wiederrum Korrekturmassnahmen ergreift, sobald die Messwerte nicht stimmen.
- Regelstrecke ist der Teil des Regelkreises, der vom Regler ausgeregelt werden soll. Da greift die Störgrösse z ein.
Erkläre den Begriff Regelabweichung und wie ist das Kurzzeichen?
- Kennzeichen e e = w-x
- Differenz zwischen Führungsgrösse w und Regelgrösse x, bildet die eigentliche Eingangsgrösse des Reglers.
Bei der Regelstrecke spricht man von verschiedenen Verhalten, welche zwei wären das?
statisches Verhalten = Nach Veränderung der Stellgrösse y, verändert sich die Regelgrösse x (mit und ohne Augleich)
dynamisches Verhalten = die Regelgrösse y am Eingang der Regelstrecke wird sprunghaft geändert und der Wert der Regelgösse x am Ausgang wird beobachtet. Die Glieder werden entsprechend ihrem Zeitverhalten charakterisiert.
Erkläre den Unterschied zwischen einem stetigen und einem unstetigen Regler?
stetige Regelung = Die Stellgrösse kann beliebige Werte annehmen, innerhalb eines Bereiches. Er verändert die Stellgrösse propotional zu der Regeldifferenz ein. (mit P-Regler)
unstetiger Regler = die Änderung erfolgt Sprunghaft. (Zwei-, Drei-, oder Mehrpunktregler)
Was versteht man unter Hysterese?
Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Ausschaltpunkt.
Erkläre den Unterschied der Regelstrecke mit und ohne Ausgleich
Mit Ausgleich: Streben nach Änderung der Stellgrösse wieder einen konstanten Wert an
Ohne Ausgleich: erreichen keinen neuen Gleichgewichtszustand. Stellgrösse muss zurückgenommen werden, sobald der gefordete Zustand erreicht ist.
Erkläre das Verhalten des P-Regler
Stellgrösse y ist immer propotional zu der erfassten Regeldifferenz. Regelt schnell aus und hat eine bleibende Regeldifferenz.
Erkläre das Verhalten des I-Regler
Der regelt Abweichungen vollständig aus. Je grösser die Regeldifferenz ist, desto schneller wird die Stellgrösse verändert.
Was ist das grundlegende Prinzip einer Regelung?
Geschlossener Wirkungskreis (Regelungskreis)
