Funktionssteuerung
TU Dresden
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Fichier Détails
| Cartes-fiches | 61 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Technique |
| Niveau | Université |
| Crée / Actualisé | 01.08.2015 / 04.08.2015 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/funktionssteuerung1
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| Intégrer |
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Charakterisieren Sie die Arbeitsweise einer SPS! (V1F24)
- Arbeitsweise:
- zyklisch bzw. periodische Abarbeitung
- pro Zyklus sequentiell EVA = Eingänge lesen, Verknüpfungen berechnen, Ausgänge setzen
Wodurch unterscheiden sich zyklische und periodische Abarbeitung in einer SPS? (V1F24)
- zyklisch: neuer Zyklus startet unmittelbar nach Beendigung des vorherigen Zyklus
- periodisch: neuer Zyklus startet nach Ablauf einer definierten Zykluszeit
Was ist das Prozessabbild und welchen Zweck erfüllt es? (V1F24)
- Was:
- separater 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
Welche Konsequenzen ergeben sich aus der Arbeitsweise der SPS für die Erkennbarkeit einer Signaländerung, die max. Reaktionszeit der Steuerung und die Verknüpfungsergebnisse? (V1F24)
- Signaländerungen sind nur dann sicher erkennbar, wenn Signaldauer >=Zykluszeit
- maximale Reaktionszeit beträgt 2 x Zykluszeit
- Verknüpfungsergebnisse sind abhängig von der Reihenfolge der Programmanweisungen (Dominanz)
Mit welchen Mitteln/Maßnahmen kann die Reaktionszeit einer SPS verkürzt werden? (V1F24)
- Verkürzung der Zykluszeit
- Priorisierung der Eingänge
- Interrupts
Was ist der Unterschied zwischen analogen, digitalen und binären Signalen?
- analog: unendliche Anzahl möglicher Werte im Wertebereich
- digital: endliche Anzahl möglicher Werte
- binär: zwei mögliche Werte
Skizzieren Sie die Grundstruktur eines mechatronischen Systems nach VDI 2206! (V2F4)
- notwendige Einheiten: Grundsystem, Informationsverarbeitung, Sensoren, Aktoren
- optionale Einheiten: Informationsverarbeitung, Mensch
- Flüsse: Stoff, Energie, Information
Ist es möglich, das Verhalten eines zu steuernden Systems vollständig (d.h. exakt) zu modellieren? Begründen Sie Ihre Antwort! (V2F9, V2F20)
- möglich: nein
- weil:
- reales physikalisches Objekt enthält unendlich viele Informationen
- reales physikalisches Objekt ändert sich ständig über die Zeit
- Modellierung erfordert die gezielte Auswahl und Verdichtung der relevanten Informationen
- stochastisches Verhalten ist prinzipiell nur mit Unsicherheiten (Streuungen) modellierbar
- prinzipielle, technische und wirtschaftliche Grenzen bedingen immer einen Modellfehler
Was ist der Unterschied zwischen Exemplar- und Typ-Informationen? (V2F10)
- Exemplar-Informationen:
- beziehen sich genau auf ein physisch existentes Objekt
- gelten streng genommen nur für den Zeitpunkt und die Bedingungen bei ihrer Ermittlung
- Typinformationen:
- beziehen sich nicht direkt auf ein physisch existentes Objekt
- definieren Bereiche für Parameter und Eigenschaften, die zu vergleichbarer Wirkung führen
Ist es möglich, auf ein Ereignis instantan (zeitgleich) zu reagieren? Begründen Sie Ihre Antwort! (V2F17)
- möglich: nein
- weil: Informations-Erfassung und -Verarbeitung sowie Ausgabe der Reaktion erfordern auch Zeit
Worin besteht der Unterschied zwischen "Steuern" und "Regeln"? (V3F2)
- Steuern: offener Wirkungsablauf
- Regeln: geschlossener Wirkungsablauf
Was ist der Unterschied zwischen Verknüpfungssteuerung und Ablaufsteuerung?
Welche der beiden Kann mit der anderen nachbegildet werden? (V3F6)
- Verknüpfungssteuerung: Verknüpfung (meist boolesch) von Eingängen und Merkern zu Ausgängen
- Ablaufsteuerung: Realisierung schrittweiser Abläufe (z.B. Schrittketten), sequenziell/parallel
- Nachbildung: Ablaufsteuerung mit Hilfe der Verknüpfungssteuerung
Nennen Sie Beispiele, womit Daten bzw. Programme in mechanischen Steuerungen gespeichert werden! (V4F2-8)
- Kurven, Trommeln, Anschläge, Nocken, Getriebe, Lochkarten
Nennen Sie Merkmale kombinatorischer und sequentieller Netzwerke! (V5F8,15)
- kombinatorische Netzwerke:
- Ausgänge sind eindeutig bestimmt (ausschließlich) über die Eingänge
- keine Rückführung der Ausgänge auf die Eingänge
- keine internen Speicher
- sequentielle Netzwerke:
- Ausgänge sind bestimmt über die Eingänge und die Vorgeschichte
- Rückführung von Ausgängen auf die Eingänge möglich
- interne Speicher möglich
In welchen Schritten erfolgt der Entwurf eines kombinatorischen Netzwerkes? (V5F8)
- Erfassung des Problems in einer Wahrheitstabelle
- Aufstellung der Funktionsgleichung (konjunktive/disjunktive Normalform)
- Vereinfachung (Minimierung) der Funktion durch Umformung mit Hilfe der booleschen Algebra
- Schaltungstechnische Realisierung
Was ist ein RS-FlipFlop, wie funktioniert es? Nennen Sie Anwendungsbeispiele! (V5F17-27)
- was: sequentielles Netzwerk mit 2 Eingängen (S, R) sowie 1 Ausgang (Q) mit 2 stabilen Zuständen
- Funktion:
- S=1, R=0 --> Q=1, Ausgang wird gesetzt
- S=0, R=1 --> Q=0, Ausgang wird zurückgesetzt
- S=0, R=0 Ausgang bleit unverändert
- S=1, R=1 Verhalten abhängig von technischer Realisierung (unbestimmt bzw. S- oder R-dominant)
Nennen Sie Anwendungsbeispiele für ein RS-FlipFlop! (V5F17-27)
- Speicherung binärer Informationen (z.B. Prozessor-Register)
- Zähler
- Schieberegister
- Ablaufketten
Was ist ein Schieberegister? Nennen Sie ein Anwendungsbeispiel! (V5F26)
- Schieberegister: logische Verknüpfung zur Zerlegung von Bytes in einen seriellen Bitstrom und umgekehrt
- Anwendungsbeispiel: Grundbaustein zur seriellen Datenübertragung
Wodurch unterscheidet sich ein Relais von einem Schütz? (V6F2)
- Relais:
- geringe Schaltleistung, meist für Gleichspannung ausgelegt
- Klappanker
- Einfach unterbrechende Schaltglieder
- Schütz:
- Hohe Schaltleistung, auch für Wechselspannung ausgelegt
- Zuganker
- Doppelt unterbrechende Schaltglieder
Welcher Effekt tritt beim Abschalten eines Relais auf und wie wird damit schaltungstechnisch umgegangen? (V6F5)
- 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
Nennen Sie Maßnahmen zur Reduzierung der Abschaltspitze bei Relais! (V6F5)
- Parallelwiderstand
- Löschkondensator
- Löschdiode
Wozu dienen ein Löschkondensator bzw. eine Löschdiode? (V6F5)
- Zusatzbeschaltung an Relais zur Reduzierung der Spannungsspitze infolge von Gegeninduktion beim Abschalten der Relaisspule
- Vermeidung der Schädigung/Zerstörung der schaltenden Kontakte durch Lichtbögen
Nennen Sie Grundschaltungen einer Kontaktsteuerung und skizzieren Sie die zugehörigen Schaltungen! (V6F7-8)
- Übertragen, Galvanische Trennung, Verstärkung, Vervielfältigung
- UND, ODER, NEGATION
- Selbsthaltung, Verriegelung, Umschaltung
Wie funktioniert die Rechts-/Linkslaufumschaltung für einen Drehstrom-Asynchronmotor, welche Grundschaltungen sind darin enthalten und was ist besonders zu beachten? (V6F8,18,20,23)
- Funktion:
- zwei Relais/Schütze realisieren die Vertauschung einer der drei Phasen
- Grundschaltungen:
- Selbsthaltend mit Abschaltung (Rücksetzbarer Speicher)
- Verriegelung
- zu beachten:
- beide Schütze dürfen nie gleichzeitig angezogen sein, sonst gibt es einen Kurzschluss
Was ist und wie funktioniert eine Kontaktsteuerung? (V6)
- Was:
- schaltungstechnische Verknüpfung von elektrischen Bauteilen
- Eingangssignale: Schalter, Taster, Relaiskontakte, etc.
- Ausgangssignale: Relais, Schütze, Lampen, etc.
- Zeitglieder: über LC- bzw. RC-Glieder
- Fünktion:
- Programm- und Informationsspeicherung wird realisiert über schaltungstechnische Verknüpfungen
- mehrere parallele Stromzweige ("Netzwerke")
- alle Verknüpfungen werden gleichzeitig (parallel) verarbeitet
Welche Steuerungsart wird mit einer SPS nachgebildet? Auf welcher Basis erfolgt das? Welcher wesentliche Unterschied resultiert daraus mit welchen Konsequenzen? (V6)
- 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
Nennen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen einer Konstaktsteuerung und einer SPS! (V6)
- Gemeinsamkeiten:
- Verknüpfungssteuerung
- alle Verknüpfungen sind gleichzeitig aktiv
- Unterschiede:
- Kontaktsteuerung:
- elektromechanisch realisiert
- prarllele Verarbeitung aller Verknüpfungen
- SPS:
- als Software realisiert
- quasiparallele Abarbeitung aller Verknüpfungen in sequentiellen Zyklen
Wozu dient ein Zustandsgraph und aus welchen Grundelementen besteht er?
- Wozu:
- Abstrakte Beschreibung (Abbildung) von relevanten Zuständen, möglichen Zustandsübergängen sowie zustandsabhängigen Reaktionen eines Systems
- Grundelemente:
- Endliche Anzahl von (diskreten) Zuständen (davon 1 Anfangs-/Initialisierungszustand)
- Endliche Anzahl von Transitionen (Zustandsübergänge)
- Endliche Anzahl von Aktionen
Was ist ein Petri-Netz und wofür dient es in der Steuerungsentwicklung? Aus welchen Grundelementen besteht es und welche Randbedingung gilt für den Entwurf? (V7F21)
- Petri-Netz:
- 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
Nennen Sie die Schaltregeln für ein Petrinetz! (V7F22)
- Alle Vorplätze einer Transition sind markiert
- Alle Nachplätze einer Transition sind unmarkiert
- Die Schaltbedingung der Transition ist erfüllt
- Eine der Transition zugeordnete Zeitbedingung (Mindestmarkierungsdauer eines Vorplatzes) ist erfüllt
Aus welchen Grundstrukturen kann ein Petrinetz zusammengesetzt werden? (V7F23)
- Sequenzen
- Auswahl-Verzweigung
- Zusammenführung
- Vorwärtssynchronisation
- Rückwärtssynchronisation
- Gleichzeitige Vorwärts- und Rückwärtssynchronisation
Was bedeutet Nebenläufigkeit und wobei ist sie relevant? (V7F26)
- mehrere Transitionen in einem Petrinetz können unabhängig voneinander schalten
- relevant bei unabhängig voneinander (zeitlich parallel) ablaufenden (Teil-)Prozessen
Ist mit einem Zustandsgraph die Abbildung von Nebenläufigkeit möglich? Begründen Sie Ihre Antwort! (V7F4,26)
- Möglich: nein
- Begründung:
- Nebenläufigkeit erfordert die Abbildung von mehreren gleichzeitig aktiven Zuständen
- In einem Zustandsgraph kann aber zu jedem Zeitpunkt nur ein Zustand aktiv sein
Auf welche Weise ist bei Petrinetzen eine hierarchische Zerlegung möglich? (V7F29)
- Subnetz durch Stellen-Verfeinerung
- Subnetz durch Transitions-Verfeinerungen
Nennen Sie Aussagen, die durch formale Prüfung zum Verhalten von Petrinetzen gewonnen werden können und erläutern Sie diese kurtz! (V7F32)
- Konflikte: mehrdeutige Schaltsituationen (Widersprüche in Spezifikation oder Implementierung)
- Sicherheit: max. Markenzahl pro Platz ist garantiert (keine Überlagerungen, Überläufe, Kollisionen)
- Verklemmung: in bestimmten Markierungen kann keine Transition mehr schalten (Prozess hängt)
- Lebendigkeit: keine Verklemmungen möglich
- instabile Markierung: Iterationen können in Endloszyklen enden (Prozess hängt)
- Erreichbarkeit: alle Plätze sind durch geeignete Ansteuerung aktivierbar (erreichbar)
Nennen Sie die Programmorganisationseinheiten (POE) und Konfigurationselemente der IEC 61131! (V8F4,18-23,30-32)
- Programmorganisationseinheiten:
- Funktion
- Funktionsbaustein
- Programm
- Konfigurationselemente:
- Konfiguration
- Ressource
- Task
- Globale Variable
- Zugriffspfade
Welche Kommunikationsmöglichkeiten bietet das Kommunikationsmodell der IEC 61131? (V8F5)
- Datenflussverbindung innerhalb eines Programms
- Kommunikation über globale Variablen
- Kommunikations-Funktionsbausteine
- Kommunikation über Zugriffspfade
Welche Elemente bieten die Ablaufsprache der IEC 61131? (V8F24,29)
- Schritte
- Transitionen
- Aktionen
- Alternative Verzweigung
- Parallele Verzweigung
Nennen Sie fünf SPS-Programmiersprachen (mit Abkürzung), die in der IEC 61131 genormt sind! In welche beiden Gruppen werden diese Programmiersprachen unterteilt? Ordnen Sie die fünf Sprachen diesen Gruppen zu! (V8F33)
Sprache Abkurzung deu (eng) Gruppe
- Anweisungsliste AWL (IL) textuell
- Strukturierter Text ST (ST) textuell
- Kontaktplan KOP(LD) grafisch
- Funktionsbausteinsprache FBS(FBD) grafisch
- Ablaufsprache AS(SFC) grafisch
Mit welchen Sprachen der IEC 61131 lassen sich Petrinetze in SPS_Programme umsetzen? (V8F24-29)
- alle fünf Sprachen, insbesondere AS
