TU Dresden


Icke Wieder
Diese Lernkarten behandeln die Funktionssteuerung in der Mechatronik auf Universitätsniveau. Sie konzentrieren sich auf die Unterschiede zwischen verschiedenen Steuerungen, wie SPS und Master-Slave-Systeme, sowie auf das Verhalten und die Übertragung von Informationen über Feldbusse. Die Karteikarten decken auch die IEC 61131-Norm, Petrinetze und Sicherheitsfunktionen ab. Sie sind besonders nützlich für Studierende und Ingenieure, die sich mit der Implementierung und dem Verständnis von Steuerungssystemen in der Automatisierungstechnik beschäftigen.
Cartes-fiches
62
Utilisateurs
1
Langue
Allemand
Catégorie
Mécatronique
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
28.07.2015 / 04.08.2015

Cartes-fiches

Was ist und wofür benötigt man eine Busterminierung? (09.05)

  • Was: Abschluss-Widerstände an den beiden Enden der Busleitung
  • Wofür: Dämpfung von Signal-Reflexionen am Leitungsende zur Gewährleistung einer hohen Signalgüte

Nennen Sie Maßnahmen zur Reduzierung der Abschaltspitze bei Relais! (06.05)

  • Parallelwiderstand
  • Löschkondensator
  • Löschdiode

Aus welchen Grundstrukturen kann ein Petrinetz zusammen gesetzt werden? (07.23)

  • Sequenz
  • Auswahl-Verzweigung
  • Zusammenführung
  • Vorwärtssynchronisation
  • Rückwärtssynchronisation
  • gleichzeitige Vorwärts- ud Rückwärtssynchronisation

Was ist der Unterschied zwischen Verknüpfungssteuerung und Ablaufsteuerung?
Welche der beiden kan mit der anderen nachgebildet werden? (03.06)

  • Verknüpfungssteuerung: Verknüpfung (meist boolesch) von Eingängen und Merkern zu Ausgängen
  • Abalaufsteuerung: Realisierung schrittweiser Aläufe (z.B. Schrittketten), sequentiell/parallel
  • Nachbildung Ablaufsteuerung mit Hilfe der Verknüpfungssteuerung

Was versteht man unter den Begriffen Risiko und Restrisiko? (10.04)

  • Risiko: Kombination der Wahrscheinlichkeit des Schadenseintritts und seines Schadensausmaßes
  • Restrisiko: verbleibendes Risiko, nachdem Schutzmaßnahmen ergriffen wurden

Welche Kommunikationsmöglichkeiten bietes das Kommunikationsmodell der IEC 61131? (08.05)

  • Datenflussverbindung innerhalb eines Programms
  • Kommunikation über globale  Variablen
  • Kommunikations-Funktionsbausteine
  • Kommunikation über Zugriffspfade

Welcher Effekt tritt beim Abschalten eines Relais auf und wie wird damit schaltungstechnisch umgegangen?  (06.05)

  • Effekt:
    - beim Abschalten der Relaisspule entsteht durch Gegeninduktion eine Spannungsspitze
    - diese kann in den schaltenden Kontakten einen Lichtbogen erzeugen
    - dieser kann zur Beschädigung und Zerstörung des Schaltkontaktes führen
  • Umgang damit:
    - Reduzierung der Spannungsspitze im Schaltkontakt durch Zusatzbeschaltung mit Parallelwiderstand, Löschkondensator oder Löschdiode

Ist mit einem Zustandsgraph die Abbildung von Nebenläufigkeit möglich?
Begründen Sie Ihre Antwort! (07.04,07.26)

  • Nein!
  • Begründung:
    - Nebenläufigtkeit erfordert die Abbildung von mehreren gleichzeitig aktiven Zuständen
    - in einem Zustandsgraph kann aber zu jedem Zeitpunkt nur ein Zustand aktiv sein

Nennen Sie Grundschaltungen einer Kontaktsteuerung und skizzieren Sie die zugehörigen Schaltungen! (06.07-08)

siehe Bild

Welche Konsequenzen ergeben sich aus der Arbeitsweise der SPS für die Erkennbarkeit einer Signaländerung, die max. Reaktionszeit der Steuerung und die Verknüpfungsergebnisse? (1.24)

  • Signaländerungen sind nur dann sicher erkennbar, wenn Signaldauer \(\geq\) Zyklusszeit
  • maximale Reaktionszeit beträgt 2 x Zykluszeit
  • Verknüpfungsergebnisse sind abhängig von der Reihenfolge der Programmanweisungen (Dominanz)

Charakterisieren Sie die Arbeitsweise einer SPS!

- zyklische bzw. periodische Abarbeitung

- pro Zyklus sequentiell EVA=Eingänge lesen \(\rightarrow\)Verknüpfungen berechnen\(\rightarrow\)Ausgänge setzen

Wie funktioniert die Rechts-/Linkslaufumschaltung für einen Drehstrom-Asynchronmotor, welche Grundschaltungen sind darin enthalten und was ist besonders zu beachten? (06.08, 06.18, 06.20, 06.23)

  • Funktion: 2 Relais/Schütze realisieren die Vertauschung einer der drei Phasen
  • Grundschaltung:
    - Selbsthaltung mit Abschaltung (rücksetzbarer Speicher)
    - Verriegelung
  • zu beachten: beide Schütze dürfen nie gleichzeitig angezogen sein, sonst gibt es einen Kurzschluss

Wie funktioniert die Kollisionsbehandlung bei CSMA/CA (CAN)? (09.09)

  • am Anfang jedes CAN-Telegrams wird die ID-Nummer der Nachricht gesendet
  • auf der Busleitung sind 0-Bits dominant, sodass die niedrigste ID-Nummer höchste Priorität bekommt
  • Teilnehmer mit IDs von geringerer Priorität bemerken die Kollision und brechen ihre Übertragung ab

Skizzieren Sie die Grundstruktur eines mechatronischen Systems nach VDI 2206! (2.04)

  • notwendige Einheiten:
    - Grundsystem
    - Informationsverarbeitung
    - Sensoren
    - Aktoren
  • optionale Einheiten:
    - Informationsverarbeitung
    - Mensch
  • Flüsse:
    - Stoff
    - Energie
    - Information

Was bedeuten die Begriffe: Echtzeit, Determinismus, Latenzzeit, Jitter? (09.02)

  • Echtzeit: kürzeste Zeit, in der relevante Zustandsänderungen in einem System auftreten
  • Determinismus: garantierte, vorherbestimmte Reaktion innerhalb eines definierten Zeitintervalls
  • Latenzzeit: Zeit vom Auftreten eines Ereignisses bis zum Beginn der Reaktion (Schrecksekunde)
  • Jitter: Schwankung der (meist als konstant angenommenen) Zykluszeit

Mit welchen Sprachen der IEC 61131 lassen sich Petrinetze in SPS-Programme umsetzen? (08.24-08.29)

  • alle 5 Sprachen, insbesondere AS

Mit welche Mitteln/Maßnahmen kann die Reaktionszeit der SPS verkürzt werden? (1.24)

  1. Verkürzen der Zykluszeit
  2. Priorisierung der Eingänge
  3. Interrupts

Welche Telegrammarten gibt es bei SERVOS-Interface und wozu dienen sie? (09.24, 09.26)

  • MST (Master-Synchron-Telegramm): Synchronisation aller Busteilnehmer
  • AT (Antriebstelegramme): Datentransfer vom Antrieb (Slave) zur Steuerung (Master)
  • MDT (Master-Daten-Telegramm): Datentransfer von der Steuerung (Master) zu den Antrieben (Slave)

Was verbirgt sich hinter SERCOS interface und wofür steht die Abkürzung? (09.21 ff., 09.28)

  • was: genormte, digitale Antriebs-Schnittstelle
  • Abkürzung:  SErial Realtime COmmunication System (serielles Echtzeit-Kommunikationssystem)

Welche Elemente bietet die Ablaufsprache der IEC61131? (08.24-08.29)

  • Schritte
  • Transitionen
  • Aktionen
  • Alternative Verzweigung
  • parallele Verzweigung

Was ist ein Petri-Netz und wofür dient es in der Steuerungsentwicklung!
Aus welchen Grundlementen besteht es und welche Randbedingung gilt für den Entwurf? (07.21)

  • Petrinetz:
    - (bipartiter) gerichteter Graph
    - abstraktes Beschreibungsmittel für das Verhalten ereignisdiskreter Systeme
  • für:
    - Entwurf und Prüfung von Steuerungsprogrammen
  • Grundelemente:
    - Stellen / Plätze
    - Transitionen
    - Marken
    - Kanten
  • Randbedingungen:
    - Stellen und Transitionen wechseln sich in einem Petrinetz ab

Wodurch unterscheiden sich zyklische und preiodische Abarbeitung in einer SPS (1.24)?

  • zyklisch: neuer Zyklus startet unmittelbar nach Beendigung des voherigen
  • periodusch: neuer Zyklus startet nach Ablauf einer definierten Zykluszeit

Was ist ein Schieberegister?
Nennen Sie ein Anwendungsbeispiel! (05.26)

  • Schieberegister: logische Verknüpfung zur Zerlegung von Bytes in einen seriellen Bitstrom und umgekehrt
  • Anwendungsbeispiel: Grundbaustein zur seriellen Datenübertragung

Ist es möglich, auf ein Ereignis instantan (zeitgleich) zu reagieren? Begründen Sie Ihre Antwort! (2.17)

  • Nein!
  • Begründung:
    - Informations-Erfassung und -Verarbeitung sowie Ausgabe der Reaktion erfordern Zeit
    - Reaktionszeit kann nur so gering wie möglich gehalten werden

Wie funktioniert die Kollisionbehandlung bei CSMA/CD (Ethernet)? (09.07)

  • bei Erkennung einer Kollision wird die Übertragung sofort abgebrochen
  • die betreffenden Teilnehmer warten eine zufällige Zeitdauer
  • der Übertragungsversuch wird, sobal der Bus frei ist, erneut gestartet

Nennen Sie Anwendungsbeispiele für ein RS-FlipFlop! (05.17-05.27)

  • Speicherung binärer Informationen (z.B. Prozessor-Register)
  • Zähler
  • Schieberegister
  • Ablaufketten

Nennen Sie 5 SPS-Programmiersprachen (mit Abkürzung), die in der IEC 61131 genormt sind! 

In welche beiden Gruppen werden diese Programmiersprachen unterteilt?

Ordnen Sie die 5 Sprachen diesen Gruppen zu! (08.33)

 

  • Anweisungsliste (AWL/IL) - textuell
  • Strukturierter Text (ST/ST) - textuell
  • Kontaktplan (KOP/LD) - grafisch
  • Funktionsbausteinsprache (FBS/FBD) - grafisch
  • Ablaufsprache (AS/SFC) - grafisch

Worin besteht der Unterschied zwischen "Steuern" und "Regeln"? (3.03)

  • Steuern: offener Wirkungsablauf (Steuerkette?)
  • Regeln: geschlossen Wirkungsablauf (Regelkreis?)

Was ist der Unterschied zwischen Exemplar- und Typ-Informationen? (2.10)

  • Exemplar-Informationen:
    - beziehen sich auf genau ein physisch existentes Objekt
    - gelten streng genommen nur für den Zeitpunkt und die Bedingungen bei ihrer Ermittlung
  • Typ-Informationen:
    - beziehen sich nicht direkt auf ein physisch existentes Objekt
    - definieren Bereiche für Parameter und Eigenschaften, die zu vergleichbarer Wirkung führen

Welche Topologien gibt es bei Feldbussen? (09.06)

  • Linie
  • Ring
  • Stern
  • Netz

Welche Steuerungsart wird mit einer SPS nachgebildet?
Auf welcher Basis erfolgt das?
Welcher wesentliche Unterschied resultiert daraus mit welchen Konsequenzen? (06.*)

  • Steuerungsart: Kontaktsteuerung
  • Basis: softwareseitige Abbildung und zyklische Berechnung der Verknüpfungen
  • Unterschied: im Zyklus keine parallele sondern nur sequentielle Abarbeitung der Netzwerke möglich
  • Konsequenzen:
    - Ein- und Ausgangsabbild müssen für die Dauer eines Zyklus konsistent gehalten werden
    - Abtastung der Ein- und Ausgänge erfolgt nur einmal pro Zyklus

Auf welche Weise werden bei Feldbussen eine defekte Busleitung sowie Buskollisionen erkannt? (09.05)

  • die auf die Busleitung geschriebenen Datenpakete werden zeitgleich vom Empfänger gelesen
  • sind beide Datenpakete unterschiedlich, dann gab es Buskollisionen oder eine defekt Busleitung

Auf dem Typenschild eines Synchronmotors findet sich die Bezeichnung IP67.
Was verbirgt sich dahinter und worüer machen die Ziffern eine Aussage? (10.09)

  • IP = Schutzart des Gerätes (International Protection Class)
  • 1. Ziffer = Schutz gegen Eindringen fester Körper
  • 2. Ziffer = Schutz gegen eindringendes Wasser

Was ist der Unterschied ziwschen analogen, digitalen und binären Signalen?

  • analog: unendliche Anzahl möglicher Werte im Wertebereich
  • digital: endliche Anzahl möglicher Werte im Wertebereich
  • binär: zwei mögliche Werte im Wertebereich

Nennen Sie die Programmorganisationseinheiten (POE) und Konfigurationselemente der IEC 61131! (08.04, 08.18-08.23, 08.30-08.32)

  • Programmorganisationseinheiten:
    - Funktion
    - Funktionsbaustein
    - Programm
  • Konfigurationselemente:
    - Konfiguration
    - Ressource
    - Task
    - globale Variable
    - Zugriffspfade

Auf welche Weise ist bei Petrinetzen eine hierarchische Zerlegung möglich? (07.29)

  • Subnetz durch Stellen-Verfeinerung
  • Subnetz durch Transitions-Verfeinerung

Wie erfolgt der Hochlauf bei SERCOS? (09.25)

  • Hochlauf in 5 Phasen (0..4)
  • Phase 0: Prüfung, ob Ring geschlossen
  • Phase 1: Identifikation der Teilnehmer
  • Phase 2: Übertragung parametrieren
  • Phase 3: Antrieb parametrieren
  • Phase 4: zyklischer Betrieb

Was ist das Prozessabbild und welchen Zweck erfüllt es? (1.24)

  • Was:
    - seperater Speicherbereich der SPS zur Zwischenspeicherung der E/A-Signale
    - enthält aktuelle Werte der E/A-Signale aller Sensoren und Aktoren

    - wird einmal pro Zyklus erfasst
  • Zweck:
    - Absicherung der Konsistenz der E/A-Daten innerhalb eines SPS-Zyklus

 

Nenne Sie Merkmale kombinatorischer und sequentieller Netzewerke! (05.08, 05.15)

  • kombinatorische Netzwerke:
    - Ausgänge sind eindeutig (ausschließlich) über die Eingänge bestimmt
    - keine Rückführung der Ausgänge auf die Eingänge
    - keine internen Speicher
  • sequentielle Netzwerke:
    - Ausgänge sind über die Eingänge und die Vorgeschichte bestimmt
    - Rückführung von Ausgängen auf die Eingänge möglich
    - interne Speicher möglich

Für ein NOTAUS-Schaltgerät findet sich im Katalog die Angabe "KAT 4". Was verbirgt sich dahinter? (10.07)

  • KAT=Sicherheits-Kategorie nach ISO 13849
  • Einstufung der sicherheitsbezogenen Teile einer Steuerung bzgl. ihres Widerstandes gegen Fehler und ihres nachfolgenden Verhaltens bei einem Fehler

Étudier