Automation und Prozessrechentechnik

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1 Automation und Prozessrechentechnik Sommersemester 2 Einführung, Logikbausteine Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 Organisatorisches Zeit: Di. 3.5 Uhr Uhr, ES 4 (R. 7) Nachweis ohne Note (MB alle Richtungen, SB, u. a. außer ERASMUS): Klausur (6 Min.) am Mittwoch, 3.7. um 4:5 Uhr im Audimax II Keine Anmeldung erforderlich. Prüfungen als Wahlfach oder Wahlpflichtfach mit Note: (SB, ERASMUS u.a.): mündliche Prüfung nach Vereinbarung (3er Gruppen) Die Vorlesung ist NICHT für Studierende der Elektrotechnik und der Informatik- Studiengänge geeignet, eine Prüfung/Nachweis ist für diesen Personenkreis nicht möglich! Powerpoint-Präsentation als *.PDF auf zeitnah verfügbar. Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 2

2 Beispiel für eine Schiffsautomatisierung Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 3 Schrank mit Kleinrechnern in einem Schiff Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 4

3 Kleinrechner zur Automatisierung in einem Schiff Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 5 Sinn einer Automation Bediener Auftrag geht nicht, erledigt weil... Automatisierte Ausführung Unterauftrag des Auftrages erledigt geht nicht, Automatisierte Ausführung des Unterauftrages weil Sollwerte... Stellbefehle Rückmeldungen lokale Regler technischer Prozess, Teilprozess Schwerpunkt Daten Schwerpunkt Prozess Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 6

4 Inhalt der Vorlesung a) Beschreibung von Automatisierungsaufgaben - logische Grundschaltungen - logische Abläufe, Bedienabläufe - Datenflussdiagramme Hörsaalübung b) Prozessrechner - Mikroprozessor - Programmierung, SPS - Messwertein- und -ausgabe - Datenübertragung - Bussysteme Hörsaalübung 2.6. c) Automatisierungssysteme - Modellierung des Verhaltens technischer Anlagen - Simulation - Steuerung und Regelung mit Prozessrechner Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 7 Literatur Helmut Reinhardt: Automatisierungstechnik, 996 Georg Färber: Prozeßrechentechnik, 994 RTB-37 TIN-3 U. Tietze, Ch. Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, 22 EKH-6 u. a. Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 8

5 Formalen Beschreibung als Kommunikationsmittel Frage: Problem: Wie kann man sicherstellern, dass die fertige Automation das macht, was sich der Nutzer bei seiner Beschreibung des WAS vorgestellt hat? Kommunikation zwischen den beteiligten Menschen. Anforderungen, WAS Dialog Anlagenexperte Automationsexperte Konstruktionstechnik: z. B. techn. Zeichnung Spezifikation Automation: Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 9 Beispiel: Sicherheitssystem z. B. Beschreibungsmethoden Schmieröldruck > min Kühlwasserdruck > min Schmieröltemperatur < max Dieselmotor Kühlwassertemperatur < max Auto- Stop Reduzieren (=Leistung begrenzen) P P2 T T2 Stop Red. Funktion: Drücke zu klein: Automatischer Stopp nur über Reset zu entriegeln Temperatur zu hoch: Automatisch Leistung reduzieren Reset einfaches Sicherheitssystem Notbetrieb Alarm Allgemein: Alarm Notbetrieb hebt alle Sperren auf Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2

6 Namen und Bezeichnungen Logische Verknüpfungen sind stark mit sprachliche Dingen verbunden. Für eine exakte Spezifikation ist des eine Formale Beschreibung von Vorteil. Namen für Zustandsbeschreibungen: Physikalische bedeutung elektrisches Signal (Strom, Spannung, Kontakt) Logisches Symbol Name: Druck > min. erforderl. Druck > min. erforderl. (also in Ordnung) EIN WAHR, TRUE H (in der Elektronik) Druck < min. erforderl. (also zu klein) AUS FALSCH, FALSE L (in der Elektronik) Zuordnung wählbar Zuordnung =WAHR üblich Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 Zuordnung der Bedeutung Schmieröldruck > min Kühlwasserdruck > min Schmieröltemperatur < max Dieselmotor Kühlwassertemperatur < max Auto- Stopp Reduzieren (=Leistung begrenzen) Bei Stopp gibt das System ein Spannung aus. (Ein Ausfall des Systems soll nicht zum Stopp führen) Reset P P2 T T2 Stopp Red. einfaches Sicherheitssystem Der Kontakt ist Notbetrieb geschlossen, wenn Druck > min ist, also in Ordnung Der Kontakt ist geschlossen, wenn Temp. < max ist, also in Ordnung Alarm Häufig auch folgende Bezeichnung: Schmieröldruck (NC) NC= normal closed Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 2

7 Logische Aussagen. Eine Aussage kann WAHR oder FALSCH sein. 2. Bei der Beschreibung logischer Zusammenhänge werden aus mehreren Aussagen durch Sätze mit UND, ODER und NICHT neue Aussagen erzeugt. Beispiel: Wenn NICHT Schmieröldruck>min. erforderlich ODER NICHT Kühlwasserdruck>min. erforderlich DANN Autostop Die Übersichtlichkeit und die Verständlichkeit wird durch die grafische Darstellung erheblich verbessert!!! Dies wird Logikplan genannt. Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 3 Logikplan ODER, OR UND, AND Exlusives ODER, NICHT, NOT EXOR x x2 ³ y x x2 y x x2 = y x2 x y x2 x y x2 x y kombinierbar oder einzeln x y y = x + x2 y = x * x2 y = x Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 4

8 Logikplan für Sicherheitssystem Notbetrieb T<max T2<max Reduzieren Alarm P>min P2>min automatischer Stop Reset Beispiel für Reduzierfunktion: WENN NICHT (T< max) ODER NICHT (T2< max) ) UND NICHT Notbetrieb DANN Reduzieren Simulation Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 5 Funktionstabelle für Reduzieren Notbetrieb T<max T2<max Reduzieren Alarm P>min P2>min automatischer Stop Reset T<max T2<max Notbetr. Reduzier. X X X X X Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 6

9 Zur Eindeutigkeit Jeder Logikplan beschreibt eindeutig das Verhalten des Systems. Umgekehrt kann jedes Systemverhalten durch viele (einander äquivalente) Logikpläne beschrieben werden. Beispiele: ist gleich ist gleich Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 7 Beispiel Ventile AUF ZU Ventil- Steuerung und Überwachung ist offen mehr auf M mehr zu ist geschlossen Die formale Beschreibung ist eindeutig, führt frühzeitig zu den offenen Fragen und erlaubt eine Beurteilung. Alarm a) ZU hat Vorrang b) Erste Taste hat Vorrang ist offen AUF AUF mehr auf ist geschlossen ist offen mehr auf ist geschlossen ZU mehr zu ZU mehr zu Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 8

10 Relais, Prinzip Kontakte, meist mehrere, hier Wechsler Hauptstromkreis der geschaltet wird Magnetspule Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 9 Relais logische Zurdnung: Strom >= Imin, Schalter geschlossen, WAHR Strom < Imin, Schalter geöffnet, FALSCH UND ODER NICHT Schließer Öffner Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 2

11 ehemalige Fahrstuhlsteuerung ES38 bis 3/24 Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 2 ehemalige Fahrstuhlsteuerung ES38 bis 3/24 Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 22

12 ehemalige Fahrstuhlsteuerung ES38 bis 3/24 Automation und Prozessrechentechnik,. Vorlesung Logikbausteine Prof. Dr.-Ing. G. Ackermann, TUHH, 2 23