Automatisierungstechnik
Funktionen, Steuern, Schaltkreise, ...
Funktionen, Steuern, Schaltkreise, ...
Fichier Détails
Cartes-fiches | 53 |
---|---|
Utilisateurs | 13 |
Langue | Deutsch |
Catégorie | Electronique |
Niveau | Université |
Crée / Actualisé | 04.06.2013 / 01.07.2025 |
Lien de web |
https://card2brain.ch/box/automatisierungstechnik1
|
Intégrer |
<iframe src="https://card2brain.ch/box/automatisierungstechnik1/embed" width="780" height="150" scrolling="no" frameborder="0"></iframe>
|
Créer ou copier des fichiers d'apprentissage
Avec un upgrade tu peux créer ou copier des fichiers d'apprentissage sans limite et utiliser de nombreuses fonctions supplémentaires.
Connecte-toi pour voir toutes les cartes.
Was ist die Stellgröße?
- Ausgangsgröße des Reglers
- Überträgt die steuernde Wirkung auf die Regelkreise
Was ist der Sollwert?
- Wert den die Regelgröße durch die Regelung erreichen soll
- fester Wert bei Festwertregelung
Was ist die Störgrößenaufschaltung?
- Wenn es sich bei der auf der Regelstrecken einwirkenden Störgröße um eine wesentliche und messbare Störgröße handelt, so kan man mittels einer Änderung der Stellgröße dieser Störung entegegenwirken.
- Die Aufschaltung kann am Anfang oder am Ende der Regelstrecke erfolgen
- Sie kann kontinuierlich oder zeitlich begrenzt sein
- Bsp. Öffnen einer Ofentür schaltet einen Zusatzbrenner ein um die entwichene Wärme zu kompensieren
- Nach schließen der Tür schaltet der Brenner wieder ab
- Störgrößenaufschaltungen eigenen sich somit zur Verbesserung des Störverhalten eines Regelkreises
- Sie sind aber unbrauchbar wenn die Störgrößen messtechnisch nicht erfassbar sind
Was ist die Vorhaltezeit?
- Die Vorhaltezeit ist die Zeit die der P-Anteil brauchen würde, um denselben Wert wie der D-Anteil im Moment des Sprungs zu erreichen
- Die Vorhaltezeit Tv ist jene Zeit, die bei der Sprungantwort benötigt wird, um aufgrund der P-Wirkung eine gleichgroße Stellgrößenänderung zu erzielen wie sie infolge der D-Wirkung sofort entsteht
- Im Vergleich zum reinen P-Regler ist der PD-Regler um die Vorhaltezeit Tv schneller
Was ist die Nachstellzeit?
- Die Nachstellzeit ist die Zeit die der I-Anteil braucht um den gleichen Wert des P-Anteil im Moment des Sprungs zu erreichen
- Die Nachstellzeit ist jene Zeit, welche bei der Sprungantwort benötigt wird um auf Grund der I-Wirkung eine gleichgroße Stellgrößenänderung zu erzielen, wie sie infolge der P-Wirkung sofort entsteht
- Im Vergleich zum reinen I-Regler ist der PI-Regler um die Nachstellzeit Ta schneller
Vergleichen Sie hinsichtlich ihres Regelergebnisses
- P-Regler
- I-Regler
- PI-Regler
- PID-Regler
P-Regler: Propoprtional wirkender Regler
N:
- bleibende Regelabweichung (Regeldifferenz)
- Stellgröße proportional zur Regeldifferenz
- bei Unterschreitung einer gewissen Regelabweichung wird die Störgröße zu klein
Vorteil:
- Schnell
I-Regler: Integrierend wirkender Regler
Nachteile:
- relativ langsamer Regeleingriff
- großes Überschwingen, langsames Ausregeln
- nicht verwendbar an I-Strecken
- verändert Stellgröße prooprtional zur Regeldifferenz und zur Zeit
Vorteil:
- keine bleibende Regelabweichung
IP-Regler: Proportional-Integrierend wirkender Regler
Vorteile:
- keine bleibende Regelabweichung
- schnelle Regelung
- genaue Regelung
- Parallelschaltung von P-Regler und I-Regler (nutzt Vorteile von beiden)
PID-Regler
Vorteile:
- Parallelschaltung von P,I und D Gliedern
- beschleunigt träge Strecken
Nachteil:
- D-Anteil muss sorgfältig dimensioniert werden
- bereits kleine, aber schnelle Störgrößen zu heftigen Stellbewegungen führen!
- Unruhiges Gesamtverhalten des Regelkreises
Was ist Drahtbruchsicherheit?
Wie kann sie erreicht werden?
Drahtbruch = Kontakt fällt ab, Steuerung ist unterbrochen (stromlauf)
Regelung für den Steuerungsentwurf:
Einschalten mit Schließer
Ausschalten mit Öffner
- dadurch kein unbeabsichtiges Einschalten durch Defekt möglich
- Signalverlust durch Drahtbruch
Signalverlust durch Drahtbruch:
Bedeutet das ein Drahtbruch von einer Steuerung als Fehler erkannt wird und keine Fehlfunktion auslöst
Nennen und erklären Sie Sicherheitsmaßnahmen bei der Auslegung einer Steuerung.
Erwünscht: Zuverlässigkeit im Sinne hoher Systemverfügbarkeit
unkritisches Verhalten beim Auftreten von Fehlern
Schätzung: 90% aller Fehler im Peripheriebereich (Sensoren, Endschalter, Verkabelung usw.)
Grundlegenge Störfälle:
Drahtbruch (kontaktlos)
Erdschluss (falscher Kontakt)
Sicherheitsmaßnahmen:
- Gegen Spannungsabfall
- USV (unabhängige Stromversorgung) dadurch herunterfahren des Systems möglich
- NOT Aus-Schalter extern
- Freigabeschütze (2 Handbedienung)
Erläutern Sie die Arbeitsweise einer SPS.
Geben Sie dabei den genauen zeitlichen Ablauf an.
Erläutern Sie die Beriffe
- Schritt
- Transition
- Alternativverzweigung
- Synchronisation
- Aktion: Bsp. Bohrspindel
"Vorschub ein" (Schritt)
- Weiterschaltbedingung
- Notwendigkeit zum Beginn eines weiteren Schritts
- Bsp. Endschalter
- Transition
Alternativverzweigung
- ODER-Verknüpfung
- Es wird der Schritt ausgeführt, dessen vorgelagerte Transition erfüllt ist
- sind mehrere Transitionen erfüllt, wird der am weitesten links gelegene Alternativzwei durchlaufen
Synchronisation
- Zusammenführen der einzelnen Simultanverzweigungen
- warten auf parallelen Schritt
Relais und Schütze
Einsatzgebiet Relais:
Als Stell- oder Koppelglied zur Signalanpassung zwischen den Ein- und Ausgängen von elektronischen Steuerungsystemen & den zu steuernden Einrichtungen.
- sehr zuverlässig, preisgünstig, durch Trennung von Steuer & Leistungskreis gibt es keine Weiterleitung von Überspannungen
- Bsp. Klapp - oder Kippankerrelais
- geringere Lebensdauer bei hohen Schalt-oder Frequenzhäufigkeiten
Einsatzgebiet Schütze:
Als Leistungs-Stellglied mit Sicherheitsfunktion im Niederspannungsbereich bis 660 V; bei höheren Spannungen werden Hochspannungsschütze mit Vakuumschaltelementen eingesetzt.
Festverdrahtete elektromechanische Steuerungen
- Darstellung durch Schaltplan
- Stromlaufplan
- bei komplexen Steuerungsaufgaben weitgehend durch SPS verdrängt
- ab ca. 8 Relais Kostenvorteil für SPS
Vorteil:
- größere Schalt-und Stellleistungen
- geringere Komplexität
- Fehlfunktionen besser lokalisierbar
- typische Funktionselemente jede Steuerungen wie "Selbsthaltung" oder "Verriegelung" einfach realisierbar
Nachteil:
- unflexibel
- bei größerer Zahl logische Verknüpfung aufwendig
Was ist eine Steuerung / steuern?
Bausteinarten
Organisationsbausteine
- dienen zur Organisation des Steuerprogrammes und ermöglichen dessen Strukturierung
Function
- werden eingesetzt um einen Fuktionswert zu bestimmen und an den aufzurufenden Baustein zurückzugeben oder um technologische Funktionen auszuführen
► keine Speicherfunktion
Funktionsbausteine sind spezielle Programm-Bausteine für häufig wiederkehrende und besonders komplexe Programmteile
► Speichercharakter
System-Function
- sind spezielle Codebausteine die in der CPU integriert sind und wichtige Systemfunktionen für den Anwender zugänglich machen
Messen von Wegen, Längen, Abständen ...
Laser-Triangualation mit CCD-Aufnehmer
- Reflektierter Laserstrahl verschiebt sich mit dem Abstand der Oberfläche vom Sensor
- Erfassung dieser Verschiebung durch CCD-Zeile
- empfindlichkeit optimal bei 45° , jedoch abängig von der Messkontur
- berührungslos
- trägheitslos
- eventuelle Abschattungsprobleme
- CCD = Charge Coupled Devie
Ultraschall-Abstandssensoren
- Ultraschall wird an Grenzflächen stark verstärkt
- Piezoelektrischer Wandler erzeugt Ultraschallimpuls
- Wird danach umgeschaltet und nimmt Echosignal auf
- Blindbereich bei kurzen Abständen, weil Echo vom Sendeimpuls getrennt sein muss
- bis einige Meter
- Ultraschallfrequenz --> 60 ... 400 kHz
- Pulswiederholungsfrequenz 14 ... 140 kHz
Messung von Dehnung, Kraft und Druck
Messung dieser Eigenschaft durch Dehnungsmessstreifen (DMS)
- Trägerfolie mit feiner mäanderförmigen Leiterstruktur aus dünnstem Draht oder einer strukturierten Metallfolie
Dehnung:
- Messung durch proporionale Widerstandsänderung
Kraftmessung
- Messung durch Federgesetz
- F = c •x = (E • A) / l • dl
Druckmessung:
- Messung durch Membran & DMS
Temperaturmessungen
Widerstandsthermometer
- Widerstand R steigt mit Temperatur t
- Messbereich: -200 °C bis +500 °C
- typische Empfindlichkeit: 0,4 Ώ/°K
- gut geeignet ► Platin (lineare Kennlinie)
Thermoelement
- einseitig verbundene, geeignete Metalpaarungen generieren bei Erwärmung dieser Verbindungstselle eine "Thermospannung"
- Messbereich: -200 °C bis +1500
- Empfindlichkeit: 4,25 mV / 100°K
- weniger genau
- schnelleres Ansprechen als Widerstandsthermometer
Infrarotsensor
- Jedes warmes / heißes Objekt sendet infrarote elektromagnetische Strahlung ab
- Der Sensor wirkt als Empfänger dieser Strahlung
- Aufbau:
- Halbleiter
- schaltender "binär" Sensor
- keine Berührung des Objektes notwendig
- schnell
Messsysteme
- Analogausgang
- analoges normiertes elektrisches Messsignal
- Digitalausgang
- digitals Messsignal durch AD Wandler
- Binärausgang
- binäres Messsignal
Anforderungen:
- Empfindlichkeit erforderlich
- sichere Funktion bei Hitze, Schmutz/Staub, Erschütterung, sonstige Störungen
- Dauereinsatz / hohe Lebensdauer
schaltende Sensorsysteme wichtig
Berührungslose Sensorsysteme ohne bewegliche Komponenten
Kalibrieren und Eicheln
Kalibrieren:
- Ist die Bestimmung des Zusammenhangs von Messsignal und Messgrößen
Eicheln
- ist Prüf - und Betätigungsvorgang der staatlichen Eichbehörde nach gesetzlichen Vorschriften (amtlicher Vorgang!)
Stabilität eines Regelkreises
- Bei der Reglerauswahl - / einstellung ist ein stabiles Verhalten von Regelkreisen sicherzustellen
- Ein dynamisches System (hier Regelkreis) ist stabil, wenn es bei beliebiger Anregung mit abklingenden Schwingungen reagiert
- Aufklingende Schwingung zeigen Instabilität an
- stationäre Schwingungen (mit konstanter Amplitude) markieren die Stabilitätsgrenze
Festwertregelung
Bei der Festwertregelung versucht der Regeler stets den Istwert mit dem Sollwert in Übereinstimmung zu bringen.
Bsp. Abstand der Laserstrahlregelung zur Werksütcksoberfläche
-
- 1 / 53
-