Automatisierung & Digitalisierung
Automatisierung & Digitalisierung Albsig
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Cartes-fiches
Welche Aufgaben hat die Prozessleittechnik?
–Signalaufnahme/-wandlung/-aufbereitung
–Steuerung (offene Steuerung, logische Ablaufsteuerung)
–Regelung
–Überwachung
–Dokumentation
–Signalausgabe
–Signalaufnahme/-wandlung/-aufbereitung
–Steuerung (offene Steuerung, logische Ablaufsteuerung)
–Regelung
–Überwachung
–Dokumentation
–Signalausgabe
Erklären Sie das Prinzip der Temperaturmessung mittels Widerstandsthermometer
Bei der Messung der Temperatur mit einem Widerstandthermometer wird über einen definierten Widerstand - welcher abhängig von der entsprechenden Temepratr des Mediums ist - der fließende Strom gemessen. Auf dem System liegt eine standartisierte 24V Gleichspannung an.
Erklären Sie das Prinzip der Signalwandlung anhand des Beispiels einer Temperaturmessung mit einem Widerstandsthermometer!
Das Widerstandthermometer zeigt bei einem bestimmten Temperaturwert einen entsprechenden Widerstand an, der über den Widerstand fließende Strom (abhängig von der Temperatur) gibt einen entsprechenden analogen (also freien) Wert an. Dieser entsprechende Stromwert wird über einen Signalwandler (Transmitter) in ein elektrisches Einheitssignal zwischen 4 und 20 mA umgewandelt. Es ist zuvor nötig den Transmitter, welcher das elektrische Einheitssignal erzeugt entsprechend der Werte des maximalen Temperaturbereichs zu kalibirieren. Sowohl Transmitter, wie auch Widerstandsthermometer hängen an einer 24 V hohen Gleichspannung.
Wie wird das von dem Transmitter erzeugte elektrische Einheitssignal kalibriert und warum ist dieser Schritt notwendig?
Das von dem Widerstandsthermometer erzeugte analoge Signal ist abhängig von der Temperatur und dem entsprechenden Widerstand und dem dadurch fließenden Strom. Um dieses Signal richtig umwandeln zu können, ist es nötig den Transmitter zu kalibrieren. Das Maximum und das Minimum des entsprechenden Temperaturbereichs werden mittels Widerstandsthermometer gemessen. Dem durch das Temperaturminimum entsprechenden fließenden Strom werden 4mA zugewiesen, dem Maximum 20 mA.
Erklären Sie den Aufbau einer Temperaturmesskette mit Verknüpfung eines Wandlers:
Der Wandler (Input Board) ist nötig um aus dem durch den Transmitter erzeugten elektrischen Einheitssignal (4-20 mA) ein digitales Signal zu machen. Also nicht die Werrte 1, oder 0 also: an, oder aus, sondern eine extem schneller Abfolge von Nullen und Einsen, die etwaige Veränderungen und/oder aktuelle Temperaturwerte zeitgenau widergeben. Ein solches digitales Signal ist von entsprechenden Computern interpretierbar. Nur so gelingt die Verknüpfung der analogen Messtechnik, mit der digitalen Schalttechnik. Der Wandler ist mit 5V Gleichspannung belegt.
Erklären SIe den Unterschied zwischen analogen und binären Signalen
Ein analoges Signal ist ein stufenlos veränderliches Stromsignal (Widerstandthermometer). Das binäre Signale zeigt nur 2 Zustände: Ein und Aus. Man nennt es auch Meldesignal, die SPannung ist dabei entweder 0, oder 24V.
Definieren Sie die Eigenschaften von digitalen (nicht binären) Signalen:
•Schnelle Abfolge von Spannungsimpulsen (0/5V) z.B. 10 Megabit/s
•Signalübertragung in Bussystemen über Koaxialkabel (optisch: Glasfaserlichtleitkabel)
•Messwerte werden durch Software in digitale Signale verschlüsselt
•Baugruppe zur Signalwandlung wird als Messumformer (Transmitter) bezeichnet
Wie werden Signale verschlüsselt? (Tipp: Bit)
•Bit: kleinste, nicht mehr teilbare Einheit einer digital verschlüsselten Information „0“ oder „1“
•Byte: Gruppe von acht Bit (Wortlänge)
•Mit acht Bit (einem Byte) lassen sich 28 = 256 Zeichen verschlüsseln
Über welche Tabelle (die Codezeichen für entsprechende Zahlen und Formen enthält) werden meistens Symbole dargestellt?
•International üblich: ASCII-Code (ASCII: American Standard Code for Information Interchange)
•Mit dem ASCII-Code lassen sich die gebräuchlichsten Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen verschlüsseln
Für welchen Zweck werden Relais genutzt und welche Art der Signale empfangen diese Bauteile?
Relais empfangen arbeiten mit durch Wandler von digitalen in binäre umgewandelte Signale. Sind die Relais "an" bekommen also das entsprechende Signal, aktivieren Sie beispielsweise Motoren für verschiedenste Zwecke.
Welche Beispiele von Signalausgabe (also von Controller über Wandler) kennen Sie noch, beziehungsweise welche technischen Umsetzbarkeiten wären möglich?
Umwandlung von digitalen Signalen in analoge (elektrisches Einheitssignal) zum Beispiel eine langsam Ventilöffnung.
Nennen Sie die Hauptbestandteile der Prozessleittechnik
Computerbasierter Teil:
PC-Netztwerk samt Software
Automatisierungseinheiten:
Controller, Wandler, Netzwerkkarten
Nicht computerbasierter Teil:
Messfühler
Stellglieder
Elektrische / pneumatische Hilfssysteme
Nennen Sie die Teilgebiete der EMSR Technik
Elektro-, Mess-, Steuerung- und Regelungstechnik
Nennen Sie die wesentlichen Teile eines computerbasierten Prozessleitsystems.
Computerbasierte PLS bestehen im wesentlichen aus vier Komponenten:
•Computernetzwerk (Anzeige- und Bedien-komponenten)
•Spezialisierter Computerhardware für die Prozessüberwachung, Steuerung und Regelung (prozessnahe Komponenten)
•Elektrotechnischen und elektronischen Schaltschränken
•Feldtechnik (Sensoren und Aktoren)
Wie werden die Eingangs- und Ausgangskarten, sowie die Netzwerkkarte auch noch genannt?
I/O`S und Gatewaykarte
Welche Aufgabe haben die I/O`S ?
•Wandlerkarten setzen analoge in digitale Signale um (Ein-gangskarten) oder digitale in analoge Signale um (Ausgangskarten)
Was sind Sensoren und welche Aufgabe haben Sie?
•Sensoren: Messfühler zum Erfassen von Prozessgrößen (z.B. Temperatur, Druck, Durchsatz)
Was sind Aktoren und welche Aufgaben haben sie?
•Aktoren: Stellorgane zur Einflussnahme auf die Prozessgrößen (z.B. Ventile, Antriebe)
Was ist ein Kanal und welche Aufgabe hat er?
•Kanal: Signalweg von einem Sensor zum Computersystem oder vom Computersystem zum einem Aktor.
Was ist die Zykluszeit?
•Zykluszeit: Zeit, in der alle Kanäle der Sensoren und Aktoren vom Prozessleitsystem einmal bearbeitet werden (typisch: 1/10 Sekunde)
Benennen Sie die Aufgaben des Systembus und des BGT-Bus.
•Systembus: Verbindung der Netzwerkkarte (Gateway) mit dem Computer
•BGT-Bus (Baugruppenträger-Bus): Verbindung zwischen den I/Os und dem Gateway
Nennen Sie die üblicherweise verwendeten Kabel-, beziehungsweise Steckertypen.
Koaxialkabel mit BNC Stecker
Twistet-Pair (verdreht) Kabel mit RJ45 Stecker
Was ist der Controller in einer PLT Einheit und welche Aufgaben hat er?
•Weiterleiten der Messwertsignale vom Feld in das Computernetzwerk
•Weiterleiten der Stellbefehle vom Computer-netzwerk zum Feld
•Überwachung der Prozessgrößen (bei Verlassen des sicheren Bereichs: Alarm-meldungen oder Noteingriffe)
•Überwachung der Funktionsfähigkeit des PLS
•Regelung der konstant zu haltenden Prozess-größen der Anlage (z.B. Temperatur, Druck)
Nennen Sie die einzelnen Ebenen in der PLT von unten beginnend
Feldebene
Prozessleitebene
Anlagenebene
Betriebsleitebene
Unternehmensleitebene
Beschreiben Sie wie in der modernen PLT Prozessanlagen gesteuert werden
•Bedienung heute fast ausnahmslos mit Hilfe von computerbasierten Prozessleitsystemen
•Konsole: meist mehrere Computerarbeitsplätze in einer Leitwarte zur Bedienung und Beobachtung einer Chemieanlage
•Zusätzliche Anzeige- oder Bedienelemente möglich: Kontrolllampen, Anzeigefelder, Hupen oder Not-Aus-Schalter
Was bedeutet das "Messen" in der PLT
Messen ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zum quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Maßeinheit
Welche üblichen Möglichkeiten zur Messung von Temperatur gibt es in der PLT?
Thermoelemente: 2 unterschiedliche verlötete oder verschweißte Metalle)
Widerstandthermometer: Temperaturabhängiger Widerstand
Strahlungspyrometer: Infrarot Messung aus Entfernung der Oberfläche
Welche üblichen Methoden zur Druckmessung in der PLT gibt es?
Federmanometer: Ausführung mit Spannungsdifferenz oder Federplatte (Beugung der Oberfläche)
Druckmanometer mit Druckkapsel: Spule wird tiefer in Einheit bewegt (Wechselstrombrücke) Wandlung zu Druck
Kapazitive Sensoren: § Plattenkondensator, wirkt schalttechnisch wie 2 zweiplatten Kondensatoren - Umso höher der Druck desto näher die Kondensatoren beieinader, desto höher die Kapazität.
Nennen Sie sensortechnische Möglichkeiten um Biegungen oder Dehnungen zu messen, oder auch den Druck!
Dehnungsmessstreifen: reagieren auf Biegung und/oder Dehnung
Druckmessdose: Kapillare wird mit Druck beaufschlagt - Dehnungsstreifen gibt mit aufgenommener Dehnung den entsprechenden Druck an.
Wie kann der Füllstand sensortechnisch ermittelt werden?
Durch Wiegung: Drcukmessdosen, also Dehnugsstreifen liegen unter Gewichtsaufnahme und geben über entsprechende Dehnung das Gewicht wieder.
Füllstandsmessung mittels Schwimmer:
Füllstandsmessung mit Ultraschall
Grenzstandüberwachung:
Mit Vibration, induktiv, kapazitiv, mit Schwimmer
Wie wird die Messung von Volumenströmmen vorgenommen?
Ovalradzähler
Flügelrad
Schwebekörper
Coriolisprinzip (Vibration wird über komplexe bverschaltung in auf- und abbewegung umgewandelt, diese wird optisch erfasst und ausgewertet.
Wie kann der Massenstrom sensortechnisch ermittelt werden?
Bandmessung (Bandwaage) Ermittlung nach: Geschwindigkeit des Bands, Gewichtskraft der aufgeworfenen Masse und Bandlänge
Nennen Sie sonstige Messgrößen und deren Verfahren:
•Salzgehalt: elektrische Leitfähigkeit
•Sauerstoffgehalt: magnetische Eigenschaften
•Dichte: Eintauchtiefe eines Auftriebskörpers, hydrostatischer Druck, Schwingungsdämpfung
•Feuchtigkeit (Wassergehalt): elektrische Leitfähigkeit, Magnetresonanz (NMR)
•Konzentrationen: Brechungsindex, Trübung
•Viskosität: Schwingungsdämpfung, Ultraschall
Was bedeutet EVA im Zusammenhangt mit PLT?
Eingabe - Signalaufnahme -wandlung
Verarbeitung - Signalaufbereitung, Steuerung, Regelung, Überwachung
Ausgabe Signalausgabe
Was ist ein Relais und wie funktioniert es?
Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter mit in der Regel zwei Schaltstellungen. Das Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann weitere Stromkreise schalten.
Nennen Sie die wesentlichen Bestandteile eines computerbasierten PLS
Computerbasierte PLS bestehen im wesentlichen aus vier Komponenten:
•Computernetzwerk (Anzeige- und Bedien-komponenten)
•Spezialisierter Computerhardware für die Prozessüberwachung, Steuerung und Regelung (prozessnahe Komponenten)
•Elektrotechnischen und elektronischen Schaltschränken
•Feldtechnik (Sensoren und Aktoren)
Nennen Sie die verschiedenen Mehrplatzsystem eines PLS
Linientopologie
paralleles System
Sterntopologie über einen HUB (230V)
Ring Topologie
Wie werden moderne PLS in der heutigen Zeit bearbeitet?
•Bedienung heute fast ausnahmslos mit Hilfe von computerbasierten Prozessleitsystemen
•Konsole: meist mehrere Computerarbeitsplätze in einer Leitwarte zur Bedienung und Beobachtung einer Chemieanlage
•Zusätzliche Anzeige- oder Bedienelemente möglich: Kontrolllampen, Anzeigefelder, Hupen oder Not-Aus-Schalter
Nennen Sie 3 übliche Darstellungsformen in der PLS
•Anlagenübersichtsdarstellung (Hauptmenu)
•Detaildarstellung (Teilanlagenbild)
•Fließbild-Darstellung (R&I Schema)
•Faceplate-Darstellung (Bedienfenster)
•Gruppendarstellung (MSR-Gruppenfenster)
•Trenddarstellung (Prozessgrößenverlauf)
•Alarmdarstellung (Alarmfenster/-report)
•Historische Darstellung (Ereignismonitor)
