Automatisierungstechnik

Funktionen, Steuern, Schaltkreise, ...

Funktionen, Steuern, Schaltkreise, ...

Patrick Döding

Patrick Döding

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Langue Deutsch
Catégorie Electronique
Niveau Université
Crée / Actualisé 04.06.2013 / 01.07.2025
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  1. Was ist Totzeit?
  2. Welche Auswirkung hat sie?

  1. Zeit die das Ausgangssignal Xa verspätet auf das Eingangssignal Xe reagiert
  2. Auswirkungen:
    • Macht die Regelung schwierig
    • Verlangsamt die Reaktionszeit

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

  1. P-Regler
  2. I-Regler
  3. PI-Regler
  4. 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 verstehen Sie unter Schützverriegelung?

Verriegelung gegen gleichzeitiges Schalten beider Drehrichtungen eines Motors

Bsp. Motor 1 kann nicht gleichzeitig mit Motor 2 anlaufen

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

Was ist Selbsthaltung?

Beispiel

Bauelement merkt sich das Signal und bewirkt gleichzeitig eigenständiges forsetzen des eingegeben Signals

Selbsthaltung entspricht Speicherschaltung aus gegenseitig rückgekoppelten NOR-Gliedern (Flip-Flop)

Was ist ein Flip-Flop?

  • Flip-Flop Begriff aus der Digitaltechnik
  • Selbsthaltung entspricht Speicherschaltung aus 2 gegenseitig rückgekoppelten NOR-Gliedern

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.

  1. Eingangssignal speichern (bis Beginng nächster Zyklus)
  2. Serielle Verknüpfungen (1. Anweisung, 2. Anweisung)
  3. Verknüpfungsergebnisse speichern bis zum nächsten Zyklus

Arbeitsweise seriell, zyklisch und getaktet 

Taktzeit zwischen 1ms und 20ms

Wie ist die Funktion NOT-AUS in eine Anlagesteuerung mit SPS-Einsatz einzubinden?

  • NOT-AUS muss unabhängig von der SPS funktionieren
  • Wirkt nicht über SPS sondern an den schaltenden Schützen
  • NOT-AUS ist immer ein Öffner wegen
    • Drahtbruchsicherheit
    • mechanisch
    • direkt an den Schützen

Erläutern Sie die Beriffe

  • Schritt
  • Transition
  • Alternativverzweigung
  • Synchronisation

  1. Aktion: Bsp. Bohrspindel

"Vorschub ein" (Schritt)

  1. 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