Diese Arbeit besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil sind die Aufgaben zur Steuerungstechnik, bezüglich der Steuerung eines Bestückungsautomaten zu bearbeiten. Die Lösung der Aufgaben erfolgt mit dem Programmsystem CoDeSys 2.3. Im zweiten Teil sind die Aufgaben zur Regelungstechnik, bezüglich der Regelung der Flossenstabilisatoren von Schiffen zur Vermeidung der Rollbewegung zu lösen. Diese sind mittels dem Programmsystem WinFACT 7 zu lösen.
Inhaltsverzeichnis
1 Aufgabenstellung
2 Steuerungstechnik
2.1 Aufgabe 1
2.2 Aufgabe 2
2.3 Aufgabe 3
2.4 Aufgabe 4
2.5 Aufgabe 5
3 Regelungstechnik
3.1 Aufgabe 6
3.2 Aufgabe 7
3.3 Aufgabe 8
3.4 Aufgabe 9
3.5 Aufgabe 10
3.6 Aufgabe 11
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Hausarbeit hat zum Ziel, praktische Anwendungsfälle der Automatisierungstechnik zu lösen. Dabei liegt der Fokus auf der SPS-Programmierung eines Bestückungsautomaten sowie der regelungstechnischen Optimierung von Schiffsstabilisatoren zur Dämpfung von Rollbewegungen.
- SPS-Programmierung mit CoDeSys 2.3
- Regelung von Flossenstabilisatoren mittels WinFACT 7
- Übertragungsfunktionen und Regelkreisoptimierung
- Analyse von Zeitkonstanten und Reglerverstärkungen
- Simulation von Sprungantworten und Störverhalten
Auszug aus dem Buch
3.1 Aufgabe 6
Das zugrunde gelegte Schiff hat eine Eigenkreisfrequenz von
ω0 = 0,3s^-1
und eine Dämpfung von
Dw = 0,1.
k1 = 2Dw / ω0 = 2·0,1 / 0,3s^-1 = 0, 66
k2 = ω0^2 = (0,3s^-1)^2 = 0,09
Streckenübertragungsfunktion
Gs(p) = φ(p) / z(p) = 1 / (p^2 / ω0^2 + 2Dw / ω0 * p + 1) = 1 / (p^2 / (0,3s^-1)^2 + 2·0,1 / 0,3s^-1 * p + 1) = 1 / (11,11p^2 + 0,66p + 1)
Wie im Screenshot deutlich zu erkennen, stimmen beide Ausgänge (grün und blau) wie gefordert überein.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Aufgabenstellung: Einleitung in die zwei Hauptthemenbereiche: SPS-gesteuerte Bestückungsautomaten und regelungstechnische Stabilisierung von Schiffen.
2 Steuerungstechnik: Praktische Umsetzung von Steuerungsaufgaben für einen Bestückungsautomaten unter Verwendung der Programmiersoftware CoDeSys.
2.1 Aufgabe 1: Definition und Zuweisung von Variablen für das Programm PLC_PRG.
2.2 Aufgabe 2: Implementierung eines Funktionsblocks zur Steuerung der vertikalen Bewegung des Bestückungskopfes.
2.3 Aufgabe 3: Einbindung der Zählerbausteine zur Steuerung des Vertikalmotors.
2.4 Aufgabe 4: Programmierung der Steuerung für den Rotationsschrittmotor des Bestückungskopfes.
2.5 Aufgabe 5: Realisierung einer Sicherheitsverriegelung zur Vermeidung von Fehlbedienungen während der Bestückungsphase.
3 Regelungstechnik: Theoretische Auslegung und Simulation von Regelsystemen zur Dämpfung der Rollbewegung von Schiffen mittels WinFACT.
3.1 Aufgabe 6: Bestimmung der systemrelevanten Kennwerte und der Streckenübertragungsfunktion für das Schiffsmodell.
3.2 Aufgabe 7: Berechnung der Reglerparameter zur Dämpfung der Regelschleife und Analyse der Störübertragung.
3.3 Aufgabe 8: Frequenzganganalyse mittels BODE-Trainer für den ungeregelten und geregelten Fall.
3.4 Aufgabe 9: Ermittlung und Vergleich von Verstärkungsfaktoren durch Zeitbereichssimulation.
3.5 Aufgabe 10: Entwurf und Simulation eines Folgeregelkreises für einen Hydraulikantrieb.
3.6 Aufgabe 11: Umfassende Auslegung eines komplexen Regelkreises unter Berücksichtigung von D-Anteil und Störeinflüssen.
Schlüsselwörter
Automatisierungstechnik, SPS, CoDeSys, WinFACT, Schiffsstabilisator, Regelungstechnik, Übertragungsfunktion, PT2-Verhalten, Rollbewegung, Dämpfung, Frequenzgang, Hydraulikantrieb, PID, Regelschleife, Sprungantwort.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Hausarbeit im Kern?
Die Arbeit behandelt die automatisierungstechnische Lösung von zwei verschiedenen Problemstellungen: die Programmierung eines Bestückungsautomaten via SPS und die regelungstechnische Stabilisierung von Schiffen.
Welche Themenfelder werden zentral abgedeckt?
Die zentralen Themenfelder sind die Ablaufsteuerung (SPS) in CoDeSys sowie die klassische Regelungstechnik, insbesondere die Analyse von Übertragungsfunktionen, Störgrößenaufschaltung und Frequenzganganalyse in WinFACT.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist die korrekte mathematische Herleitung der Regelungsparameter und deren erfolgreiche Umsetzung sowie Verifizierung in den Simulationsumgebungen CoDeSys und WinFACT.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es kommen regelungstechnische Berechnungen (Laplace-Transformation, Übertragungsfunktionen) sowie computergestützte Simulationen zur Validierung des Systemverhaltens zum Einsatz.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in zwei Teile: Die schrittweise SPS-Programmierung des Bestückungsautomaten und die detaillierte regelungstechnische Auslegung von Flossenstabilisatoren inklusive Simulationen.
Welche Schlagworte charakterisieren die Arbeit am besten?
Schlagworte wie SPS-Programmierung, Regelkreisoptimierung, PT2-Systeme, Dämpfung, Simulation und Automatisierungstechnik beschreiben den Inhalt am präzisesten.
Wie wurde die Streckenübertragungsfunktion in Aufgabe 6 hergeleitet?
Die Herleitung erfolgte basierend auf der Eigenkreisfrequenz und der Dämpfung des Schiffes, um die Übertragungsfunktion Gs(p) als PT2-Glied darzustellen.
Welchen Einfluss hat der D-Anteil in Aufgabe 11 auf das Systemverhalten?
Die Aktivierung des D-Anteils beeinflusst das dynamische Verhalten des Regelkreises maßgeblich, was in der Simulation durch die Sprungantwort aufgezeichnet und quantitativ durch den Faktor κ bewertet wurde.
- Citar trabajo
- Franz Xaver (Autor), 2019, Automatisierungstechnik. Steuerung eines Bestückungsautomaten und Regelung der Flossenstabilisatoren von Schiffen zur Vermeidung der Rollbewegung, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/518525
