Diese Hausarbeit befasst sich in zwei Teilen mit der Programmierung und Steuerung von Automatisierungsprozessen.
In den ersten fünf Aufgaben dieser Hausarbeit geht es darum, die Steuerung einer Spülmaschine mit Hilfe der bereitgestellten Software CoDeSys, zu entwickeln.
Im zweiten Teil dieser Hausarbeit beschäftigt sich der Autor dann mit der Regelung einer Drosselklappe bei Kraftfahrzeugen. Mit Hilfe der Programme BORIS (Blockorientierte Simulation – Teil von WinFACT7) und dem BODE-Trainer soll dies umgesetzt beziehungsweise dargestellt werden.
Inhaltsverzeichnis
Teil 1: Spülmaschine
1. Hauptprogramm PLC_PRG(PRG)
2. Uhr
2.1. Uhrwerk
2.2. Ziffernzuordnung
2.3. Ziffernsegmentanzeige
2.4. Uhr Implementierung und Test
3. Zeitschalter
3.1. Test und Problembehandlung
4. Spülvorgang
5. Spülmittel und Trocknung
Teil 2: Drosselklappe
6. Einleitung
6.1. Führungsübertragungsfunktion
6.2. Reglerverstärkung
6.3. Anstiegszeit
6.4. P-Regler Simulation
7. Einleitung
7.1. PDT1-Regler
7.2. PDT1-Regler Simulation
7.3. Anfangsimpuls am Reglerausgang
8. Störungen (Bode-Diagramm)
9. Kaskadenregelung
9.1. Unterlagerter Regelkreis
9.2. Gesamter Regelkreis
9.3. Kaskadenregelung Simulation
9.4. Störungen (BODE-Diagramm)
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der praktischen Anwendung von Automatisierungstechnik, unterteilt in die Steuerung eines Spülmaschinenprozesses mittels CoDeSys und die regelungstechnische Analyse einer Drosselklappe mithilfe der Simulationssoftware BORIS.
- Implementierung von Steuerungslogik für Haushaltsgeräte
- Funktionsbaustein-Entwicklung für Zeitabläufe und Anzeigen
- Positionsregelung von Drosselklappen mittels P- und PDT1-Reglern
- Simulation und Optimierung des Regelverhaltens
- Analyse von Störgrößen durch Frequenzgangdarstellung (Bode-Diagramm)
Auszug aus dem Buch
1. HAUPTPROGRAMM PLC_PRG(PRG)
Zunächst vereinbare ich die benötigten Eingangs- und Ausgangsvariablen entsprechend der, in der Aufgabenstellung gegebenen, Tabelle 1 und 2.
Dafür werden sowohl den Eingangs-, als auch den Ausgangsvariablen ihre jeweiligen Adressen %MX... als Boolsche Daten zugeordnet.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Hauptprogramm PLC_PRG(PRG): Definition der globalen Ein- und Ausgangsvariablen für die Steuerung der Spülmaschine mit Zuweisung der entsprechenden Adressen.
2. Uhr: Entwicklung eines Funktionsbausteins zur Zeitanzeige im Reinigungsprozess, inklusive Ziffernverarbeitung und Segmentansteuerung.
3. Zeitschalter: Implementierung eines Ablaufprogramms zur sequenziellen Steuerung der Reinigungsschritte basierend auf Zeitwerten.
4. Spülvorgang: Programmierung der Logik für Wasserzulauf, Heizung und Pumpensteuerung während des eigentlichen Spülprozesses.
5. Spülmittel und Trocknung: Erweiterung der Steuerung um die präzise Zugabe von Spülmittel und die Aktivierung der Trocknungseinheit.
6. Einleitung: Mathematische Herleitung der Führungsübertragungsfunktion für die Positionsregelung mittels P-Regler.
7. Einleitung: Übergang zum PDT1-Regler inklusive Simulation und Analyse des Anfangsimpulses am Reglerausgang.
8. Störungen (Bode-Diagramm): Untersuchung des Störverhaltens der Drosselklappe durch Ermittlung der Störübertragungsfunktion.
9. Kaskadenregelung: Optimierung des Regelverhaltens durch eine kaskadierte Struktur zur effektiven Störgrößenunterdrückung.
Schlüsselwörter
CoDeSys, SPS, Steuerungslogik, Funktionsbaustein, Ablaufprogramm, Drosselklappe, P-Regler, PDT1-Regler, Kaskadenregelung, Bode-Diagramm, Simulation, BORIS, Regeltechnik, Automatisierung, Störgrößen
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt zwei technische Hauptgebiete: die Steuerung von Abläufen in einer Spülmaschine und die regelungstechnische Optimierung einer Drosselklappe.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Felder umfassen die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) mittels CoDeSys sowie die klassische Regelungstechnik inklusive Simulation und Frequenzgang-Analyse.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die erfolgreiche Programmierung eines automatisierten Reinigungsprozesses sowie die mathematische Auslegung und Simulation stabiler Regelkreise für technische Komponenten.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Es kommen Methoden der systemtheoretischen Modellierung, die Laplace-Transformation zur Bestimmung von Übertragungsfunktionen und die Simulation in den Programmen CoDeSys und BORIS zum Einsatz.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die logische Implementierung von Steuerungsbausteinen für die Spülmaschine und die analytische Berechnung sowie Simulation von Regelparametern für die Drosselklappenregelung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Typische Begriffe sind CoDeSys, SPS, Kaskadenregelung, PDT1-Regler, Bode-Diagramm und Simulationsgestützte Optimierung.
Warum wurde bei der Uhr-Implementierung der Modulo-Operator verwendet?
Der Modulo-Operator dient dazu, den Gesamtwert der Zeit in einzelne Ziffern (Einer- und Zehnerstelle) zu zerlegen, damit diese korrekt auf den 7-Segment-Anzeigen dargestellt werden können.
Was bewirkt die Kaskadenregelung bei der Drosselklappe?
Die Kaskadenregelung unterteilt den Regelkreis in einen unterlagerten und einen überlagerten Kreis, was eine schnellere und effektivere Unterdrückung von Störeinflüssen ermöglicht, wie die abschließende Analyse zeigt.
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- Christoph Wetzel (Autor), 2019, Programmierung und Steuerung von Automatisierungsprozessen. Programmierung einer Spülmaschine und Regelung einer Drosselklappe, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/513007
