Måle-, kontrol- og reguleringsteknologi

Måle-, kontrol- og reguleringsteknologi beskriver et teknisk og videnskabeligt emne , der undervises på tekniske colleges og universiteter . Arbejdsområdet repræsenterer et område med automatiseringsteknologi og er overvejende en del af elektroteknik .

I dette fagområde undersøges de ofte overlappende områder inden for måleteknologi , styringsteknologi og reguleringsteknologi i deres forbindelse. Feltet er ofte omtalt som MSR eller I & C-teknologi til e lektrisches M spiser S kære og R betegner REGLER.

målingsteknologi

Målet med måleteknologien er at få information om et reelt måleobjekt (målt proces; målesektion). Målingsteknologi beskæftiger sig med enheder og metoder til måling af elektriske og ikke-elektriske størrelser såsom elektrisk strøm eller spænding, længde, masse, kraft, tryk, pH-værdi, temperatur eller tid. Den kontinuerligt målte variabel kortlægges sædvanligvis på et elektrisk signal og tilføres til yderligere signalbehandling, især til evaluering af målte værdier og til kontrol eller regulering.

Kontrolteknologi

Opgaven med kontrolteknologi er at tvinge visse processer i et kontrolobjekt (kontrolleret proces; kontrolsti). Den binære kontrolteknologi, der dominerer inden for teknologien, er baseret på binære målesignaler (muligvis genereret af tærskelafbrydere). Som et resultat er en logisk informationsbehandling (AND, ELLER, IKKE, hukommelse, tællere, timere osv.) Af de binære målesignaler i et styringsprogram de respektive aktuatorer (såkaldte aktuatorer eller aktuatorer drevet) binære til påvirkning af processen variabler.

Det er vigtigt for styringsteknologi, at der skelnes mellem logiske kontroller og sekvenskontroller .

I logiske kontroller virker de binære styresignaler (output), hvis værdier genereres ved logisk at kombinere de binære indgangssignaler fra en styreenhed, på binære kontrolvariabler i en downstream-enhed (kontrolsti). Enkle linkkontroller er f.eks. B. omskiftningskredsløb eller krydskredsløb, som nedstrøms lamper styres med En feedback fra kontrolstien til kontrolenheden om en udført skiftehandling eksisterer ikke med logiske kontroller. Som en struktur af deres signalflow (informationsflow) har de en åben kæde og betegnes derfor også som åbne kontroller .

Derudover er der stadig åbne kontroller, hvor der ikke er inkluderet sensorsignaler, og som kun behandler en tidsplan (tidsprogram, f.eks. Enkle trafiklysstyringer) eller ruteplan (ruteprogram) via deres udgange og downstream-aktuatorer.

I sekvensstyringer virker de binære styresignaler i den forstand, som trinfunktioner via aktuatorer (aktuatorer) på analoge kontrolvariabler i kontrolstien, hvorved de funktionelle værdier af disse variabler ændres. Så z. B. når der fyldes en blandebeholder, øges niveauet. Hvis et ønsket niveau nås under denne operation, rapporteres dette tilbage til styreenheden via et binært målesignal. Derefter genereres nye styresignaler gennem logiske links i forbindelse med kontrolprogrammet, som igen påvirker kontrolobjektet via andre aktuatorer. På den ene side afsluttes den aktuelle operation, på den anden side udløses yderligere operationer. Sekvensstyringer har en lukket sløjfestruktur af deres signalflow (informationsflow) og betegnes derfor også som lukkede kontroller . De repræsenterer størstedelen af ​​alle kontroller i applikationerne.

Anvendelse af kontrolteknologi

Den programmerbare logiske controller (PLC) - også kendt som den programmerbare logiske controller for korte - danner et moderne grundlag for en bred vifte af kontrolteknologiske applikationer. PLC'en er grundlæggende en mikrocontroller (CPU-modul) med tilsvarende hukommelser til kontrolprogrammet og kontrolparametrene samt med tilhørende indgange til sensorsignaler og udgange til aktuatorsignaler suppleret med grænseflader mellem mennesker og maskiner til drift og grænseflader til industriel kommunikation til programmering og netværk i planter.

PLC er den mest anvendte kontrolenhed i praksis i dag. Det bruges også som en controller , da den aritmetiske-logiske enhed (ALU) på den interne mikroprocessor kan udføre både de logiske kontrolfunktioner og de aritmetiske kontrolfunktioner under informationsbehandling.

Desuden koordinerer PLC ofte underordnede controllere for at stabilisere delprocesser inden for en samlet proces, hvis sekvens på højere niveau styres, overvåges og sikres af PLC. Derudover bruges PLC'en også til behandling og evaluering af målte værdier (datalogger), da den har både analoge og binære indgange.

PLC'en danner derfor også grundlaget for moderne måle-, kontrol- og reguleringsteknologi til automatisering i den nationale økonomi. På grund af sin universelle karakter har SPS således udviklet sig til et masseprodukt, der produceres i millioner over hele verden. Det muliggør derfor masseanvendelse af automatisering kombineret med dens udbredte anvendelse på alle områder af økonomien.

Kontrolteknik

Opgaven med kontrol teknik er at sikre stabiliseringsproces eller proces kontrol i et kontrolobjekt (kontrolleret proces; reguleringsobjektet ), som er stort set uafhængig af fejlstørrelser . Styringen er kendetegnet ved en feedback fra den påvirkede variabel (kaldet kontrolleret variabel eller faktisk værdi), så der altid er en struktur med en lukket kontrolsløjfe . En faktisk værdi bestemmes ud fra den påvirkede variabel ved hjælp af måleteknologien sammenlignet med en specificeret referenceværdi (setpunktværdi eller referencevariabel), og controlleren påvirker den manipulerede variabel på en sådan måde, at afvigelsen mellem den aktuelle værdi og setpointværdien er så lav som muligt på trods af eksisterende forstyrrelsesvariabler.

Anvendelse af kontrolteknologi

Næsten alle enheder, faciliteter og systemer i det industrielle såvel som i det private miljø indeholder sådanne MSR-aspekter, dvs. komponenter, der beskæftiger sig med erhvervelse af variabler, deres videre behandling og påvirkning af systemer og deres adfærd. Kontrollen er grundlæggende en kombination af en måling (registrering af en målt værdi) og behandling i henhold til en kontrolalgoritme (output af en kontrolværdi) afhængigt af en specifikation (målværdi eller referencevariabel) med samtidig tilstedeværelse af forstyrrelsesvariabler.

En opvarmningskontrol kan f.eks. Registrere den aktuelle stuetemperatur og sammenligne den med specifikationen for et ønsket temperaturindstillingspunkt og justere radiatortemperaturen ud fra denne på en sådan måde, at den ønskede stuetemperatur reguleres stort set uafhængigt af eventuelle forstyrrelsesvariabler såsom som skiftende udetemperaturer eller solstråling.

Hvis kontrolteknologien anvendes på maskiner, skal disse opfylde rammebetingelserne i maskindirektivet i Tyskland .

litteratur

• Christoph Stiller: Grundlæggende målinger og kontrolteknologi. Shaker Verlag, Aachen 2006, ISBN 3-8322-5582-6 .
• Peter Böttle, Günter Boy, Holger Klausul: Elektrisk måle- og kontrolteknologi. 11. udgave. Vogel Buchverlag, Würzburg 2011, ISBN 978-3-8343-3192-2 .
• Werner Kriesel , Hans Rohr, Andreas Koch: Historie og fremtid for måle- og automatiseringsteknologi. VDI-Verlag, Düsseldorf 1995, ISBN 3-18-150047-X .
• Jürgen Müller, Bernd-Markus Pfeiffer, Roland Wieser: Kontrol med SIMATIC: Praktisk bog til kontrol med SIMATIC S7 og SIMATIC PCS 7 til procesautomatisering. 4. udgave. Publicis, Erlangen 2011, ISBN 978-3-89578-340-1 .
• Günter Wellenreuther, Dieter Zastrow: Automatisering med PLC: teori og praksis; Programmering med STEP 7 og CoDeSys, designprocesser, blokbiblioteker; Eksempler på kontrolelementer, regulatorer, drev og sikkerhed; Kommunikation via AS-i bus, PROFIBUS, PROFINET, Ethernet-TCP / IP, OPC, WLAN. 6. udgave. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-8348-2597-1 .
• Tilo Heimbold: Introduktion til automatiseringsteknologi. Automatiseringssystemer, komponenter, projektplanlægning og planlægning. Specialbog udgivet af Carl Hanser Verlag, Leipzig / München 2015, ISBN 978-3-446-42675-7 .
• Hans-Joachim Zander : Kontrol af diskrete begivenhedsprocesser. Nye metoder til beskrivelse af processer og design af kontrolalgoritmer. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 .

Weblinks

Individuelle beviser

1. ↑ G. Wellenreuther, D. Zastrow: Styringsteknik med PLC. Vieweg Verlag, Wiesbaden 1995, ISBN 3-528-24580-8 .
2. ↑ H.-J. Zander: Kontrol af diskrete begivenhedsprocesser. Nye metoder til beskrivelse af processer og design af kontrolalgoritmer. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 , s. 38–43 og s. 185–192.