Automatisierung

in gefährlichen Situationen

bei schwierigen oder ermüdenden Aufgaben

an nicht erreichbaren oder weit entferten Orten

bei sehr schnell auszuführenden Aufgaben

Automatisierungseinrichtungen sollen die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Präzision einer Anlage erhöhen und die Produktionskosten senken.

Messen heisst Erfassen einer physikalischen Grösse zu folgenden Zwecken:

Kenntnis von Prozessgrössen (Sicherheit, Qualität, Reproduzierbarkeit)

Optimierung von Prozessen

Steuerung oder Regelung eines Prozesses

Kenntnis der Relation zwischen verschiedenen Prozessgrössen zwecks Modellvlidierung

Durch den direkten Vergleich mit dem Normal wird ermittelt, wie oft das Normal in der zu messenden Grösse Platz hat.

Der Messwert wird als Vielfaches der Einheit angegeben und bedarf zudem der Angabe einer Unsicherheit des Resultates.

Beim Kalibrieren wird der Vorgang von keiner offiziellen Stelle überwacht. Die Kalibrierung kann nach Bedarf wiederholt werden. Die Kalibrierung stellt nur den momentanen Zustand eines Systems dar.

Beim Eichen wird der Vorgang von einer qualifizierten Institution (Eichamt oder von dort beauftrages und überwachtes Unternehmen) durchgeführt, das ein amtliches Eichprotokoll erstellt und das geeichte Systeme mit einer Marke versieht. Die Eichung verliert ihre Gültigkeit nach einer jeweils festgelegten Zeit.

Kalibrationsmasse müssen geeicht werden.

Der Offset ist zu gross oder zu klein

Der k-Faktor (Steigung) ist zu gross oder zu klein

Das Übertragungsverhalten ist nicht linear

Die Kenntlinie hat eine Hysterese

Absoluter Fehler

Relativer Fehler (in %)

Richtiges Platzieren des Fühlers

Richtiges Ablesen

Beachtung der äusseren Einflüsse

Beachtung der Nullpunktabweichung

Beim mechnischen Messprinzip wird durch eine der zu messenden Grösse entsprechende Kraft ein bewegliches Element in seiner Lage bzw. seiner Drehgeschwindigkeit verändert. Diese Veränderung ist der zu messenden Grösse proportional.

Feder --> Kraftmessung

Membrane --> Druckmessung

Schwebekörper --> Niveaumessung

Verdrängungskörper --> Volumen-/Druckmessung

Flügelrad --> Durchflussmessung

Laserabstandsmessung

Ultraschall- und Radar-Abstandsmessung

Doppler-Effekt

Mechanische Abtastung

Induktive Abtastung

Optische Abtastung

Magnetfeldmessung (Magnetische Flussdichte B)

Potenzialfreie Strommessung (Strom I)

Positionsmessung (<Hall-Encoder>)

Schwellwert- oder Endanschlagsschalter (Permanentmagnete)

Schichdickenmessgeräte (Magnetfeldabschwächung)

Schmutz- und Wasserunempfindlich

Automobilindustrie: Gurtschloss, Türschliesssystem, Pedalposition

Navigation: elektrischer Kompass

Aktoren bezeichnen in der Steuer- und Regelungstechnik Gegenstück zu Sensoren. Sie bilden das Stellglied in einem Regelkreis. Aktoren haben die Aufgabe, in die Anlage einzugreifen - z.B Ventile, Motoren, elektrische Heizungen/Kühlungen, Piezoaktoren usw.

Die natürliche Entsprechung des technischen Aktors ist der Muskel.

Membranventil

Kugelhahn

Klappe

Schieber

Gleichstrommotor

Synchronmotor

Asynchronmotor

Linearmotor

Piezomikrofon (Kristallmikrofon)

Beschleunigungssensoren

Quarzmikrowaage

Rastertunnelmikroskop

Kopfhörer

Schallköpfe von Ultraschallgeräten

Nanopositioniersystemen

Ultraschallmotoren

Prozessgrössen messen, sammeln, auswerten und für das Bedienpersonal in zweckmässiger Weise darstellen.

Einen Prozess zielgerichtet beeinflussen, Stellgrössen fest oder nach einem bestimmten Ablauf vorgeben.

Prozessgrössen messen, mit einem Sollwert vergleichen, und die Stellgrösse entsprechend einstellen.

Sonneneinstrahlung

Aussentemperatur

innere Wärmequellen

Messen der Störgrössen und Aufschaltung.

Management- / Betriebsleitebene

Prozessleitebene

Steuerungsebene

Prozessebene

Sequentiell / schrittweise gesteuerter Prozess.

Chemischer Reaktor: Durchführung einer Reaktion im Batch-Verfahren.

Ablaufsteuerung

Rezeptsteuerung

Ein Prozess mit stetig sich verändernden Grössen im Durchflussprinzip.

Produktion von Ziegeln, Zement, evtl. Autos (gemischt)

Stetige Regelung mit geschlossenen Regelkreisen.

Sensor

Verstärker

AD-Wandler

bekannte und unbekannte

Normalverteilung (Gauss-Verteilung)

konduktiv/resistiv/Widerstand --> Pt100-Temperaturfühler, Dehnmessstreifen

kapazitiv --> Druckmessung, Füllstandsmessung

induktiv --> Distanzmessung, magnetisch-induktiver Durchflussmesser

piezoresistiv --> Deformation, Druckmessung

piezoaktiv --> Kraftmessung, Druckmessung, Schall

Magnetfeld B

Stromstärke I

Positionssensoren

Niveausensoren

Encoder

Drehzahlmessung

Echtzeit