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STG: Steuerungstechnik

STG: Steuerungstechnik


Lukas Schreuder
Diese Lernkarten behandeln grundlegende Konzepte der Signalverarbeitung und Steuerungstechnik auf Universitätsniveau. Sie decken Themen wie digitale und analoge Signale, Abtasttheoreme, serielle und parallele Datenübertragung, sowie verschiedene Steuerungsebenen und -typen ab. Besonders relevant sind die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Steuerungsmethoden, wie SPS, Ablaufsteuerungen und numerische Steuerungen. Diese Karteikarten sind ideal für Studierende der Technik, die ein tiefes Verständnis der Signalverarbeitung und Steuerungstechnik erlangen möchten.
Cartes-fiches
45
Utilisateurs
11
Langue
Allemand
Catégorie
Technique
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
21.09.2013 / 16.01.2020

Flashcards

Kennzeichnend für das Steuern?

offener (oder geschlossener) Wirkungsweg, bei dem die Ausgangsgrössen nicht fortlaufend auf ihre Eingangsgrössen einwirken

Kennzeichnend für das Regeln?

Geschlossener Wirkungskreis.

Vorgang, bei dem die zu regelnde Grösse fortlaufend erfasst und so beeinflusst wird, dass sie sich der gewünschten Grösse angleicht.

Die zu steuernde Grösse wird überwacht und angepasst.

Kettengliedbezeichnung: R

Sollwert

Kettengliedbezeichnung: U

Stellgrösse

Kettengliedbezeichnung: Y

Steuergrösse

Kettengliedbezeichnung: Z

Störgrösse

Steuerstrecke

Anlageteil, der den aufgabenmässig zu beeinflussenden Abschnitt des Wirkungsweges enthält

 

Steuereinrichtung

Zusammenfassung aller Elemente bis zum Stellglied

 

Festwertregelung

Sollwerte bleiben, es werden primär Störungen ausgeregelt

 

Folgeregelung

Sollwert der Führungsgrösse wird zeitlich verändert, die Regelgrösse soll möglichst schnell der Führungsgrösse angeglichen werden, z.B. Vorgabe einer Geschwindigkeitsfunktion.

 

Statisches Verhalten von Übertragungsgliedern

Es kennzeichnet den Zusammenhang zwischen Aus- gangs- und Eingangsgrösse eines Übertragungsglieds im Beharrungs- zustand, d.h. nachdem alle Einschwingvorgänge beendet sind

 

Dynamisches Verhalten von Übertragungsgliedern

kennzeichnet das Zeitverhalten eines Übertragungsglieds und ist vorwiegend für Einschwingvorgänge ausschlaggebend

 

Analoge Steuerungen

Bei analogen Steuerungen steuert man vorwiegend mit stetig wirkenden Signalen. Diese Signale sind ein Abbild der Steuergrösse, sie sind zu ihr analog (=entsprechend).

 

Binäre Steuerungen

Steuerung mit zweiwertigen Signalen (auf-zu, hoch-runter, ein-aus)

Digitale Steuerung

Übermitteln als eine Gruppe zusammengehöriger Binärsignale digitale Informationen.

Sind erforderlich, wenn digitale Funktionen wie Zählen, Vergleichen, Speichern oder arithmetische Operationen auszuführen sind.

 

Verknüpfungssteuerung

Bei einer Verknüpfungssteuerung ist den Signalpegeln der Eingangssignale zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein eindeutiger Zustand der Ausgangssignale zugeordnet.

 

Ablaufsteuerung (Programmsteuerung)

Kennzeichen aller Ablaufsteuerungen ist der eindeutig schrittweise Ablauf. Auf den n-ten Schritt eines Ablaufs kann nur geschaltet werden, wenn der (n - 1)te Schritt gesetzt ist und alle zu ihm gehörenden Weiterschaltbedingungen erfüllt sind.

 

Formen von Ablaufsteuerungen

Zeitgeführte Ablaufsteuerung: Weiterschaltbedingung von Zeit abhängig

Prozessabhängige Ablaufsteuerung: Weiterchaltbedingung von Signalen des gesteuerten Prozesses abhängig

Nachteil Zeitabhängige Ablaufsteuerung

Schaltet stur nach z.B 10 Sekunden ohne Rücksicht auf den Prozess

Vorteil Zeitabhängige Ablaufsteuerung

Ist billiger, denn Zeit zählen kostet nichts!

Nach welcher Art der Programmverwirklichung unterscheidet man?

 

  • verbindungsprogrammierte Steuerungen und
  • speicherprogrammierte Steuerungen

 

Was ist charakteristisch für die verbindungsprogrammierte Steuerung?

Charakteristisch ist die Verbindung aller Funktionselemente durch festverlegte Drähte oder Bahnen auf Leiterplatten. Sie können also nur mit Werkzeugen verändert werden.

 

Nachteile für verbindungsprogrammierte Steuerungen?

  • hoher Aufwand
  • Möglichkeiten für Änderungen sind sehr begrenzt
  • Programmänderungen können nicht automatisch in Schaltpläne und Listen übernommen werden
  • Verdrahtung erst möglich wenn Steuerung fertig aufgebaut

Unterteilung der speicherprogrammierten Steuerung (SPS) nach Speichertyp

  • Freiprogrammierbare oder austauschprogrammierbare Steuerung
  • Numerische Steuerung

Unteschied zwischen freiprogrammierbaren und austauschprogrammierbaren Steuerungen?

Freiprogrammierbar: Schreib-Lese-Speicher; können in beliebigem Umfang geändert werden

Austauschprogrammierbar: Nur-Lese-Speicher; müssen zum Ändern ausgebaut oder ganz ersetzt werden

Für was braucht man numerische Steuerungen?

Sie steuern meist nur einzelne Bearbeitungseinheiten von Werkzeugmaschinen.

 

Vor- und Nachteile von SPS?

  • kostengünstige Lösung für mittlere bis komplexe Aufgaben
  • universelle Geräte verwendbar
  • Änderungen einfach und schnell durchzuführen
  • automatische Dokumentation inkl. Nachführung
  • Reaktionszeit von Programmlänge abhängig
  • Signalfolgen i.d.R. nur bis 50 Hz möglich

Warum werden SPS strukturiert?

Steuerungsaufgaben sind vielschichtig. Sie lassen sich bei komplexen Prozessen nur sinnvoll durch funktionale Aufgabenteilung erfüllen.

 

Welche Steuerungsebenen gibt es in der SPS?

  • Einzelsteuerebene
  • Gruppensteuerebene
  • Leitsteuerebene

 

Was ist die Einzelsteuerebene?

Sie ist die kleinste Steuerungsfunktionseinheit. Von hier geht eine unmittelbare Wirkfunktion auf den Prozess aus.

Zwischen den Steuerungssystemen dieser Stufe findet nur eine eingeschränkte Kommunikation statt.

 

Was ist die Gruppensteuerebene?

Hier werden die zu einem Teilprozessgehörenden Einzelsteuerungen koordiniert und geführt.

Zwischen den Gruppen- und den Einzelsteuerungen findet Datenaustausch statt.

Es können mehrere Gruppensteuerung hierarchiert organisiert werden.

Was ist die Leitsteuerungsebene?

Sie koordiniert die Steuerung des Gesamtprozesses (-->der Gruppensteuerung übergeordnet).

Was sind Gründe die für hierarchisch aufgebaute Steuerungskonzepte sprechen?

  • Die Lokalisierung von Hardware-Fehlern. Die Fehler können grob auf eine Baugruppe zurückgeführt werden.
  • Automatisierung nach CIM-Konzept wegen des Datenaustausches.
  • Datenmenge und Übertragungszeit je nach Ebene unterschiedlich

Was versteht man unter "Leiten"?

Die Gesamtheit aller Massnahmen, die bewirken, dass der gewünschte Prozessverlauf erreicht wird. Dabei ist meist auch eine Mitwirkung von Menschen vorgesehen.

Was versteht man unter einem "Signal"?

  • Physikalische Darstellung von Nachrichten oder Daten
  • Darstellung durch Wert oder Wertverlauf einer phys. Grösse
  • Signalparameter ist die Amplitute die von der Zeit eines Vorgangs abhängt
  • Signalträger: pneumatisch oder hydraulischer Druck, elektrische Spannung

Wert- und zeitkontinuierliche Signale?

  • Amplituden- wie auch ihr Zeitverhalten ist kontinuierlicher Natur
  • physikalische Grösse bildet einen kontinuierlichen Vorgang ab

Beispiel: Signal an Röhrenfedermanometer --> jeder Zwischenwert entspricht einer bestimmten Zeigerstellung; Drehzahlmesser

Wertdiskrete und Zeitkontinuierliche Signale?

  • ein analoges Signal wird amplitudenquantisiert
  • Unterteilung des Wertebereiches in eine endliche Anzahl diskreter Intervalle
  • Bereich einer Amplitude wird zu einheitlichem Wert zusammengefasst

Beispiel: Aussteuerungsanzeige an einem Tonbandgerät oder Mischpult

Wertkontinuierliche und zeitdiskrete Signale?

  • diskontinuierlicher Zeitverlauf
  • eine zeitlich kontinuierlich verlaufende Signalfunktion zu diskreten Zeitpunkten abtasten

Beispiel: Bestandteil von Komponenten zur Umsetzung analoger Signalvorgänge in digitale Datenwerte

 

Wert- und zeitdiskrete Signale?

  • ein analoges Signal sowohl zeitlich wie auch amplitudenquantisiert abgetastet
  • wird unter dem Begriff "Digitalsignal" zusammengefasst

Beispiel: Analog-Digital-Umsetzer

Was sind Diskrete Signale?

  • Darunter versteht man Signale, deren Informationsparameter Ip, innerhalb bestimmter Grenzen, nur eine endliche Anzahl von Werten annehmen kann.
  • Die Werte stehen in keinem Verhältnis zueinander.
  • Jedem Wert ist eine bestimmte Information zugeordnet.

 

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