Inhalt der LV Automatisierungstechnik 1. Einführung 2. Automatisierungsgeräte (Reglerbausteine / SPS) 3. Prozessstelltechnik (Aktorik) 4. Kommunikationssysteme 5. Trends der Automatisierungstechnik
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)
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)
Automatisierungsgrad: 1. Einführung Niedrig : Entkopplung von Prozess und Computer Prozess wird vom Personal gefahren, überwacht und bedient
Automatisierungsgrad: 1. Einführung mittel : Kopplung von Prozess und Computer Prozess wird weiterhin vom Personal gefahren, Unterstützung durch Computer Datenerfassung, Protokollierung, Prozessvisualisierung durch den Computer
Automatisierungsgrad: 1. Einführung hoch : Kopplung von Prozess und Computer, Echtzeitverhalten notwendig Personal hat im Normalfall nur noch überwachende Funktion im Havariefall Eingriff durch Personal
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.
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)
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...
Anwendungsbeispiele: a) Prozessautomatisierung: b) Gebäudeautomatisierung
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 1.0 - u(1)/(u(2) + (u(2)==0)*eps) Relative Slip
Fokus der Lehrveranstaltung: