Inhalt der LV Automatisierungstechnik

Transkript

1 Inhalt der LV Automatisierungstechnik 1. Einführung 2. Automatisierungsgeräte (Reglerbausteine / SPS) 3. Prozessstelltechnik (Aktorik) 4. Kommunikationssysteme 5. Trends der Automatisierungstechnik

2 Ziel der Automatisierungstechnik: Systeme so zu steuern, dass diese autonom arbeiten (Lunze: Automatisierungstechnik, Oldenbourg Verlag 2003) Automatisierung übernimmt Überwachungs- und Steuerungsaufgaben Messen von Prozessgrößen Auswertung und geeignete Darstellung von Prozessgrößen Zielgerichtete Beeinflussung eines Prozesses (offener oder geschlossener Wirkungskreis)

3 Strukturen automatisierter Systeme: DIN 66201: Ein Prozeß ist eine Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgängen in einem System, durch die Materie, Energie oder Information um-geformt, transportiert oder gespeichert wird. Ein technischer Prozeß ist ein Prozeß, dessen physikalischen Größen mit technischen Mitteln erfaßt und beeinflußt werden. Störgrößen Eingangsgrößen Materie - transportiert Energie wird Information - umgeformt Ausgangsgrößen Beeinflussen (Stellglied/Aktor) Messen (Meßfühler/Sensor) (Lunze: Automatisierungstechnik, Oldenbourg Verlag 2003)

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5 Automatisierungsgrad: 1. Einführung Niedrig : Entkopplung von Prozess und Computer Prozess wird vom Personal gefahren, überwacht und bedient

6 Automatisierungsgrad: 1. Einführung mittel : Kopplung von Prozess und Computer Prozess wird weiterhin vom Personal gefahren, Unterstützung durch Computer Datenerfassung, Protokollierung, Prozessvisualisierung durch den Computer

7 Automatisierungsgrad: 1. Einführung hoch : Kopplung von Prozess und Computer, Echtzeitverhalten notwendig Personal hat im Normalfall nur noch überwachende Funktion im Havariefall Eingriff durch Personal

8 Menschen zur Leitung und Koordinierung des technischen Prozesses Integration des Menschen als Systemparameter Material-, Energie- oder Informationszufluß Informations- und Kommunikationssystem (Prozeßleitsystem, Prozeßrechner, SPS, Einbaurechner, Bediengeräte, Bussystem, Meß- und Stelleinrichtungen usw Technischer Prozeß Material-, Energie- oder Informationsabfluß Das Gesamtsystem des Zusammenwirkens zwischen Menschen, Informations-/ Kommunikationssystems und technischem Prozeß wird bezeichnet als Prozeßautomatisierungssystem Prozeßleitsystem Prozeßdatenverarbeitungssystem Begriff Leiten : Gesamtheit aller Maßnahmen, die einen im Sinne festgelegter Ziele erwünschten Ablauf eines Prozesses bewirken.

9 Automatisierungsfunktionen: a) Prozessüberwachung und Prozesssicherung: Information des Personals über die Prozesszustände und automatische Verhinderung von gefährlichen Zuständen Anzeige und Protokollierung wichtiger Größen Signalisierung und Noteingriffe bei Grenzwertüberschreitungen und Störungen Protokollierung von Betriebsabläufen b) Prozessstabilisierung: gewünschte Einhaltung von Prozessgrößen Aufrechterhaltung eines bestimmten Prozessregimes Beseitigung der Auswirkungen von Störungen Ausschaltung unerwünschter Kopplungen von Teilsystemen c) Prozessführung: Einhaltung vorgegebener Prozessabläufe in einem entsprechenden zeitlichen Regime (Anfahr- und Umsteuervorgänge) Führung nach fest vorgegebenem Programm oder messbaren Einflussgrößen Koordinierungssteuerung verschiedener Teilprozesse d) Prozessoptimierung: automatische Ermittlung optimaler Arbeitspunkte und Betriebsregime Optimierung des stationären Betriebs (statische Optimierung) Optimierung von Übergangsvorgängen (dynamische Optimierung)

10 Interdisziplinarität: (Lunze: Automatisierungstechnik, Oldenbourg Verlag 2003) a) AT und Informatik: Echtzeitprogrammierung / Einhaltung von Echtzeitbedingungen Datenbanken (Speicherung und Auswertung von Prozessdaten) Vernetzung (Kommunikation zwischen unterschiedlichen Rechnertypen in einem Automatisierungssystem) b) AT und Nachrichtentechnik Systemtheoretische Betrachtung von Signalen und Systemen Beschreibung im Zeit- und Frequenzbereich Signalübertragung und - filterung c) AT und Biologie, Ökologie, Chemie...

11 Anwendungsbeispiele: a) Prozessautomatisierung: b) Gebäudeautomatisierung

12 Anwendungsbeispiele: c) Fertigungsautomatisierung: d) Automatisierung im Automobil? Anti-Lock Braking System (ABS) Simulation 0.2 sldemo_wheelspeed_absbrake Input Desired relative slip Tire Torque WheelSpeed Ww ctrl Wheel Speed mu-slip friction curve -K- Weight Ff -1/m Rr tire torque 1 s Vehicle speed STOP 1/Rr Vs Vehicle speed (angular) 1 s Sd Stopping distance Mux yout slp u(1)/(u(2) + (u(2)==0)*eps) Relative Slip

13 Fokus der Lehrveranstaltung: