Beispiele für
Steuerungs- und Regelungsvorgänge:
Thermostate sorgen
automatisch für die Einhaltung der eingestellten Temperatur (Bügeleisen,
Heizkissen, Kühlschrank)
Kfz: der Akku wird
mittels Spannungsregler gleichmäßig geladen
Definition
Steuern:
Das Steuern ist
ein Vorgang in einem System, bei dem eine oder mehrere Größen als
Eingangsgrößen andere Größen als Ausgangsgrößen aufgrund der dem System
eigentümlichen Gesetzmäßigkeiten beeinflussen.
Definition
Steuerung:
= der Vorgang in
einem System, bei dem mehrere Größen als Eingangsgrößen andere Größen als
Ausgangsgrößen auf Grund der dem System eigentümlichen Gesetzmäßigkeit
beeinflussen.
Steuerungsaufgaben:
·
Informationssammlung
mittels Eingabegeräten (Schalter, Taster)
·
Registrierung &
Speicherung von Daten vor Auswertung & Weiterverarbeitung (z.Bsp.: mittels
Halbleiterspeicher)
·
Logische Verknüpfung
der Eingangssignale zwecks Bildung von Ausgangssignalen
·
nach Bildung eines
Ausgangssignales ist die entsprechende Aktion zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen
Reihenfolge auszulösen
Kennzeichnend
für eine Steuerung ist der
offene Wirkungsablauf innerhalb der Steuerkette; d.h. die innerhalb der
Steuerkette wirksamen Signale wirken nur in einer Richtung.
Steuerstrecke: Teil des Wirkungsweges einer Steuerung, der
den zu beeinflussenden Teil der Anlage darstellt. Dieser Anlagenbereich führt
den steuernden Prozess aus.
Steuereinrichtung: Teil des Wirkungsweges einer Steuerung,
durch den die Steuerstrecke mithilfe eines Stellgliedes beeinflusst wird.
Stellglied: Gibt den Energiefluss zur Steuerstrecke
frei & beeinflusst die Ausgangsgröße der Steuerung im Sinne der
Aufgabenstellung. Beeinflusst wird das Stellglied von der Stellgröße.
Hilfsschütze haben ausschließlich Hilfsschaltglieder.
Hilfsschütze dienen überwiegend zur Bildung logischer Verknüpfungen.
Schützspulen können mit Wechselstrom, oder Gleichstrom
erregt werden. Es sind untersch. Steuerspannungen möglich.
Auswahlkriterien
für Schütze:
Nennbetriebsspng,
Nennbetätigungsspannung, Gebrauchskategorie, Verbraucherart,
Schaltstücklebensdauer, Kurzschlussschutz. Sie können als Schaltgerät &
Schutzgerät eingesetzt werden.
Vorteile einer
SPS:
standardisierte
Systeme, geringer Raumbedarf, Zuverlässigkeit, einfache Dokumentation,
zeitsparende Projektierung, Flexibilität
Bestandteile
eines Automatisierungsgerätes in einer SPS:
Zentralbaugruppe
mit Microprozessor & Speicher, Eingänge mit Pegelanpassung &
galvanischer Trennung, Ausgänge mit Pegelanpassung und galvanischer Trennung,
Spannungsversorgung
POEs
(Programmorganisationseinheiten:
Kleine,
voneinander unabhängige Einheiten des SPS-Programmes. Sie sind den Bausteinen
herkömmlicher Programmiersprachen ähnlich. Jede POE besteht aus
Deklarationsteil & Anweisungsteil. POEs sind selbständige Programmelemente,
die prlt. Unabhängig von anderen Einheiten vom Compiler übersetzt werden.
Bei
Automatisierungsgeräten unterscheidet man zwischen:
Kompaktsteuerung:
sie beinhalten die Zentralbaugruppe sowie Ein- und Ausgänge in einem
gemeinsamen Gehäuse. Ext. Spannungsversorgung
modulare
Steuerung: bestehen aus einzelnen Komponenten, die nach Bedarf
zusammengestellt werden können. Spannungsversorgung
& Zentralbaugruppe sind obligatorisch. Ein- und Ausgabegruppen können nach Bedarf
ergänzt werden.
Zykluszeit
einer SPS:
ist die Zeit, die
zwischen zweimaligen Passieren des Zykluskontrollzeitpunktes verstreicht. Sie
wird ständig überwacht. Wird ein Maximalwert überschritten, bringt das
Betriebssystem die Steuerung in den STOP-Zustand.
Reaktionsgeschwindigkeit
einer SPS:
ist die Zeit, die
für einen Programmdurchlauf benötigt wird. Ist die Zeit; = die zwischen
Änderung des Eingangssignales & der entspr. Reaktion an den Ausgängen
verstreicht.
Motorschutz: schützt den Motor vor Überlast,
Nichtanlauf, bei Ausfall eines Außenleiters
Definition
„Regeln“:
Das
Regeln/Regelung ist ein Vorgang, bei dem eine Größe, die zu regelnde Größe
fortlaufend erfasst, mit einer anderen Größe, der Führungsgröße vergleicht und
abhängig vom Ergebnis dieses Vergleiches im Sinne einer Angleichung an die
Führungsgröße beeinflusst wird. Der sich dabei ergebende Wirkungsablauf findet
in einem geschlossenen Kreis, dem Regelkreis statt.
wesentl.
Unterschied zw. Steuerung & Regelung:
Bei der Steuerung
besteht im Gegensatz zur Regelung keine Rückwirkung der einzustellenden Größe
auf die einstellende Größe. Es handelt sich um einen offenen Wirkungskreis.
Erläutern sie
den wesentl. Unterschied zwischen stetigen Reglern & unstetigen Reglern.
Die Ausgangsgröße
stetiger Regeleinrichtungen kann jeden beliebigen Wert eines best.
Ausgangsbereiches annehmen. Die Aus-gangsgröße unstetiger Regeleinrichtungen
kann demgegenüber nur wenige bestimmte Werte annehmen.
Definition
System:
Darunter versteht
man eine abgegrenzte Anordnung von aufeinander einwirkenden Gebilden. Diese
Anordnung wird durch eine Hüllfläche von ihrer Umgebung abgegrenzt oder
abgegrenzt gedacht.
charakteristisch
für eine Steuerung:
ist, dass zwischen
Ausgangsgrößen & Eingangsgrößen keine Rückwirkung besteht. Die
Ausgangsgrößen nehmen also keinen Einfluss auf die Eingangsgrößen. Die wird
auch als offener Wirkungskreislauf bezeichnet.
Störgrößen beeinflussen in unerwünschter &
unbeabsichtigter Weise die Steuergröße. Ihr Einfluss wird bei der Steuerung
nicht automatisch ausgeglichen.
Steuerstrecke = System aus Stellglied und Strecke, wird
beim Regeln als Regelstrecke bezeichnet; Regelgröße x wird der Regeleinrichtung
zugeführt
Regelstrecke = Steuerstrecke, bestehend aus Stellglied
& Strecke
3
Grund-Strukturen (Blöcke & Wirkungslinien): - Kettenstruktur - Parallelstruktur -
Kreisstruktur
vom Ausgang zum
Eingang zurückwirkender Weg bei Kreisstrukturen: - Gegenkopplung - Mitkopplung
Gegenkopplung: Das Ausgangssignal wirkt nach Durchlaufen
des Blockes 1 abschwächend auf sich selbst zurück. Additionstelle mit -xa1
Mitkopplung: Das Ausgangssignal wirkt nach Durchlaufen
des Blockes 1 verstärkend auf sich selbst zurück. Additionsstelle mit + xa1
Zeitverhalten
bei Übertragungsgliedern:
gerätetechnische
Betrachtung --> Bauglieder
wirkungsmäßige
Betrachtung --> Übertragungsglieder
statisches
Verhalten: =
eingeschwungener Beharrungszustand bei Steuer- und Regelstrecken
Aufgabengröße
xA Größe, die sich aus der
Aufgabenstellung für die Regelung ergibt
Aufgabenbereich
XAH ist der Bereich, in
dem die Aufgabengröße xA noch liegen darf, damit die Funktion der Regelung
gegeben ist
Regelgröße x ist die Größe,, die zur Ausführung der
Regelung messtechnisch erfasst wird. Als Regelgröße wird eine Größe gewählt,
von der die Aufgabengröße in bekannter Weise beeinflusst wird
Regelbereich Xh ist der Bereich, in dem die Regelgröße
eingestellt werden kann und bei definiertem Störungseinfluss noch ausgeregelt
wird
Führungsgröße w
wird im Regelkreis
von außen zugeführt & von ihm selbst nicht beeinflusst. Sie wird der
Regeleinrichtung zugeführt & beeinflusst nach Vergleich mit der Regelgröße
x die Stellgröße y.
Führungsbereich
Wh ist der Bereich, in dem
die Führungsgröße eingestellt werden kann und die Regelung aufgabengemäß folgt