Beispiele aus dem Physikunterricht:

Kennzeichnend für eine Steuerung ist, daß durch eine sogenannteEingangsgröße (z.B. der Strom im Steuerkreis) in bestimmter Weise die sogenannte Ausgangsgröße (z.B. Strom im Arbeitsstromkreis) beeinflußt wird.

Es können natürlich auch mehrere Eingangsgrößen sein, welche dann durch eine logische Schaltung, in der die Eingangsgrößen verarbeitet werden, die Ausgangsgrößen beeinflussen.

Beispiel:

Temperatur und Druck beeinflussen als Eingangsgrößen bei einer Überwachungsanlage in einem Kraftwerk die Ausgangsgrößen, wodurch z.B. Ventile geöffnet oder Pumpen in Betrieb gesetzt werden.
Eine Messung der Ausgangsgrößen erfolgt bei der Steuerung jedoch nicht, da keine der Ausgangsgrößen an den Eingang der Steuerung zurückgeführt wird. Es existiert also keine sogenannteRückkoppelung, die zu einer Kontrolle der Ausgangsgrößen und somit zur Beeinflussung des ganzen Systems führen würde.

• Die kombinatorische Steuerung

 

 

Sensoren erfassen die Eingangssignale (Beispiel wie oben), welche dann über bestimmte logische Verknüpfungen (Kombinationen der Eingangsgrößen werden verarbeitet) in die gewünschten Ausgangssignale umgewandelt werden. Anwendung findet diese Art der Steuerung besonders bei allen Arten von Überwachungsanlagen (z.B. Warnanlage in einem Haus).

• Die prozeßgeführte Steuerung

 

 

Der Ablauf des Geschehens (Prozeß) ist bei dieser Art der Steuerung das Wesentliche. In einer Kfz-Waschstraße bewegen sich die Waschbürsten solange nach oben, bis eine Lichtschranke keinen "Widerstand" mehr meldet, erst dann werden die Bürsten an das Auto geführt.

• Die zeitgeführte Steuerung

 

 

Die Wartezeit zwischen den einzelnen Ablaufschritten wird durch Zeitvorgaben bestimmt.

Beispiel: Die Steuerung einer Fußgängerampel

Bei der Steuerung einer Heizungsanlage in einem Haus mit Hilfe eines Außentemperaturfühlers wird nicht berücksichtigt, ob die Innentemperatur durch Sonneneinstrahlung oder Lüften beeinflußt wird. Diese "Störgrößen" können nur durch eine "Rückkoppelung" auf die Eingangsgrößen Einfluß nehmen, was eine Regelung voraussetzt.

Beschreibung einer Regelung:

Eine Regelung ist ein Vorgang, bei dem die zu regelnde Größe (Regelgröße) trotz des Auftretens von Störungen (Störgrößen) auf einem vorgegebenen Wert, nämlich dem Sollwert, oder innerhalb eines festgelegten Abweichungsbereichs gehalten wird.

Eigenschaften einer Regelung:

• die Regelgröße muß fortlaufend gemessen werden (Istwert)
• die Regelgröße muß ständig mit dem Wert der Führungsgröße (Sollwert) verglichen werden (Sollwert-Istwert-Vergleich)
• aufgrund dieses Vergleichs wird ein steuernder Einfluß auf die Regelgröße ausgeübt (Rückkoppelung)
• ein geschlossener Wirkungskreis, der Regelkreis, findet statt
Beispiele aus der Natur:

Die Körpertemperatur und der Blutdruck eines Menschen werden durch Regelkreise konstant gehalten. Die Führungsgröße Temperatur wird durch Schwitzen und chemische Reaktionen auf einem Sollwert von ca. 37°C gehalten.

Beispiele aus der Technik:

Die Temperatur der Bügelfläche eines Bügeleisens oder die Innentemperatur eines Kühlschranks werden mit Hilfe eines Bimetallschalters geregelt.

Kühlwassertemperatur-Regelung in einem Kraftfahrzeug:

Die Temperatur (Regelgröße) des Kühlwassers, das den Motor kühlt, sollte stets etwa 90°C (Sollwert) betragen. Dies wird durch einen Kreislauf des Wassers erreicht, indem eine Pumpe das Wasser durch den Kühler pumpt, wobei sich dieses abkühlt. Ein Thermostat mißt dabei ständig den tatsächlichen Wert der Wassertemperatur (Istwert) und ein Meßsystem meldet (Rückkoppelung) eine Abweichung vom eingestellten Sollwert, wodurch bei erhöhter Temperatur die Pumpe und eventuell ein zusätzlicher Ventilator für eine Abkühlung des Wassers sorgen, bzw. bei zu niedriger Temperatur die Pumpe abgeschaltet wird. Störungen, wie niedrige Außentemperatur oder extreme Motorbelastung werden hierbei durch das Meßsystem berücksichtigt.

Kurve der tatsächlichen Wassertemperatur (Istwert) bei der Kühlung eines Automotors:

Computergesteuerte Werkzeugmaschinen

NC-Maschinen:

Diese programmgesteuerten Werkzeugmaschinen (NC: Numerical Control) werden vor allem beim Bohren, Fräsen und Drehen eingesetzt. Die Kontrolle (Steuerung und Regelung) der Motoren der NC-Maschine übernimmt ein Programm, welches sich auf Lochkarten bzw. -streifen, auf einer Diskette oder in einer SPS (System programmierbare Speichereinheit) befindet. Die Programme für eine NC-Maschine können zwar von einem Computer entwickelt werden, dieser ist jedoch nicht mit der NC-Maschine verbunden.

CNC-Maschinen:

Bei einer CNC-Maschine (CNC: Computer Numerical Control) ist diese direkt mit dem Computer verbunden, an welchem Programme selbst erstellt und verändert werden können. CNC-Maschinen sind auch mit Sensoren ausgerüstet, die für eine ausreichende Rückkoppelung sorgen.

Roboter:

Roboter (Handhabungsautomaten) sind programmgesteuerte Maschinen, die mittels Greif- und Drehvorrichtungen und Sensoren selbständige Tätigkeiten ausüben können. Die Programmierung der Roboter erfolgt meist über das sogenannte Teach-in-Verfahren, wobei dem Roboter seine später zu verrichtende Arbeit per Fernsteuerung vorgeführt wird und diese Tätigkeiten und Bewegungen hierbei gespeichert werden. Eine zweite Möglichkeit bietet die Simulation auf einem Computer.

Seit ca. 1970 setzt man Computer in Bereichen der Produktion ein. Hierbei handelt es sich um folgende Bereiche:

Abk.	Fachbegriff (engl.)	Fachbegriff (deutsch)
C I M	Computer Integrated Manufacturing	Computerintegrierte Herstellung
C A E	Computer Aided Engineering	Computerunterstützte Entwicklung
C A D	Computer Aided Design	Computerunterstützte Konstruktion
C A Q	Computer Aided Quality	Computerunterstützte Qualitätssicheung
C A P	Computer Aided Planning	Computerunterstützte Planung
C A M	Computer Aided Manufacturing	Computerunterstützte Fertigung
P P S	Production, Planning and Control	Produktions-, Planungs- uns Steuerungssystem

Das Fertigungskonzept CIM:

CIM und die Folgen:
• Technische Probleme:

 

 

Unterschiedliche Hard- und Software, sowie verschiedene Betriebssysteme verhindern ein reibungsloses Zusammenarbeiten aller für CIM nötigen Bereiche.

• Organisatorische Hindernisse:

 

 

Die für CIM nötige Teamarbeit fordert die Aufgabe von Eigenständigkeit einiger Bereiche in einem Konzern, denn bereichsübergreifendes Arbeiten ist erforderlich.

• Wirtschaftliche und gesellschaftliche Probleme:

 

 

Hohe Investitionen sind für CIM erforderlich. Aufgrund des Gesamtzusammenhangs läßt sich die Wirtschaftlichkeit einzelner Bereiche nicht mehr feststellen. Es entstehen neue Berufe und alte Berufe sterben aus oder werden "wegrationalisiert". Die Ausbildung erfolgt größtenteils noch nach alten Konzepten.

In der Autoindustrie, vor allem in Japan, strebt man ein Konzept, die JIT-Produktion an. Hierbei sollen alle Arbeitsabläufe zeitlich ineinandergreifen. Großrechner überwachen alles, vergeben gezielte Aufträge an die Zulieferfirmen, welche "just in time" ihre Teile anliefern. Hierdurch kann durch das Entfallen von Lagerhaltung viel Geld gespart werden. Eine "kleine" Störung im Ablauf (z.B. ein Zulieferer fällt aus) bewirkt jedoch manchmal einen Produktionsstop. Dies alles erfordert hohe Flexibilität im Produktionsablauf und eine durchdachte Struktur im Zusammenarbeiten zwischen dem Hauptwerk und den Zulieferbetrieben.