Steuerung und Regelung
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Steuerung und Regelung - Einführung |
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Es
können natürlich auch mehrere Eingangsgrößen sein,
welche dann durch eine logische Schaltung, in der die Eingangsgrößen
verarbeitet werden, die Ausgangsgrößen beeinflussen.
Beispiel:
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).
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 Wartezeit zwischen den einzelnen Ablaufschritten wird durch Zeitvorgaben bestimmt.
Beispiel: Die Steuerung einer Fußgängerampel
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 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
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.
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:
Unterschiedliche Hard- und Software, sowie verschiedene Betriebssysteme verhindern ein reibungsloses Zusammenarbeiten aller für CIM nötigen Bereiche.
Die für CIM nötige Teamarbeit fordert die Aufgabe von Eigenständigkeit einiger Bereiche in einem Konzern, denn bereichsübergreifendes Arbeiten ist erforderlich.
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.
Erstellt von Peter Hausladen, RS-Vöhringen (eMail: Peter.Hausladen@T-Online.de) |
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