1. coloSign 31.05.20161 Modul 121 Steuerungs- und Regelungsprozesse bearbeiten Gino Colombo Gewerblich-Industrielle Berufsschule Bern gino.colombo@colosign.ch

2. coloSign 31.05.20162 Prozess (2) Nach DIN 66201 ist ein technischer Prozess ein Vorgang zur Umformung und/oder zum Transport von Material, Energie und / oder Informationen. Man unterscheidet nach Prozessklassen.

3. coloSign 31.05.20163 Prozessklassen Verfahrensprozesse, Fertigungsprozesse, Verteilungsprozesse sowie Mess- und Prüfprozesse

4. coloSign 31.05.20164

5. coloSign 31.05.20165 Steuern Tätigkeit, die verändernd in einen Wirkungsablauf eingreift. Aufgrund des Fehlens einer Rückmeldung kann auch kein Vergleich mit einem angestrebten Ziel vorgenommen werden.

6. coloSign 31.05.20166

7. coloSign 31.05.20167 Regeln Tätigkeit, etwas in Ordnung zu bringen ordnendes Eingreifen in einen Wirkungsablauf unter ganz bestimmten Zielsetzungen. Das Resultat des Eingriffs wird zurückgemeldet das Zwischenergebnis mit einem Zielwert verglichen und der Eingriff solange fortgesetzt, bis Ist- und Zielgröße übereinstimmen.

8. coloSign 31.05.20168

9. coloSign 31.05.20169 Transistor

10. coloSign 31.05.201610 Bipolar NPN leitet, wenn Basis 0.7 V positiver als der Emitter PNP leitet, wenn Basis 0.7 V negativer als der Emitter

11. coloSign 31.05.201611 Steuern mit Transistor

12. coloSign 31.05.201612 Regeln mit Transistor

13. coloSign 31.05.201613 Steuern und Regeln

14. coloSign 31.05.201614 Sensorik (3) Anzeigende Messeinrichtung Registrierende Messeinrichtung Verarbeitende Messeinrichtung

15. coloSign 31.05.201615 Sensoren (Widerstand)

16. coloSign 31.05.201616 Sensoren (Induktion)

17. coloSign 31.05.201617 Sensoren (Kapazität)

18. coloSign 31.05.201618 Kriterien für Sensoren Genauigkeit Zuverlässigkeit und Robustheit Reaktionsgeschwindigkeit Ansprechempfindlichkeit Schaltspiele je Zeiteinheit oder Auflösungsvermögen

19. coloSign 31.05.201619 Signalformen

20. coloSign 31.05.201620 Messen nicht elektrischer Grössen

21. coloSign 31.05.201621 Schwellwert Schalter

22. coloSign 31.05.201622 Analog Digital Wandler

23. coloSign 31.05.201623 Digital Analog Wandler

24. coloSign 31.05.201624 Verstärker

25. coloSign 31.05.201625 Aktorik (4) Führen die Aktionen eines Prozesses aus Stellsignale liefert die Prozessorik Beispiel: Relais, Schützen, Halbleiterrelais Motoren, Pumpen Endstufentransitoren

26. coloSign 31.05.201626 Schrittmotor Rotor ist ein Permanentmagnet mit Nord- und Südpol Statorspulen erzeugen ein Magnetfeld, wenn sie vom Strom durchflossen werden Ungleiche Pole ziehen sich an

27. coloSign 31.05.201627 Drehbewegung

28. coloSign 31.05.201628 Prinzip

29. coloSign 31.05.201629 Schritte

30. coloSign 31.05.201630 Ansteuern

31. coloSign 31.05.201631 Regeln, Schalten

32. coloSign 31.05.201632 Drehbewegung

33. coloSign 31.05.201633 Links, Rechts mit Relais

34. coloSign 31.05.201634 Links, Rechts mit Transistoren

35. coloSign 31.05.201635 Portbefehle für links und rechts T1 = Bit 0 T2 = Bit 1 T3 = Bit 2 T4 = Bit 3 Befehl für Rechts? Befehl für Links?

36. coloSign 31.05.201636 Prozessorik (5) Logische Verknüpfungen –Und –Oder –Nicht

37. coloSign 31.05.201637 AND

38. coloSign 31.05.201638 OR

39. coloSign 31.05.201639 NOT

40. coloSign 31.05.201640 Theoreme

41. coloSign 31.05.201641 7 Segment Anzeige

42. coloSign 31.05.201642 Programm

43. coloSign 31.05.201643 uP Steuerung

44. coloSign Microcontroller 31.05.201644

45. coloSign Schema PICAXE 31.05.201645

46. coloSign Pin Belegung 31.05.201646

47. coloSign Programm 31.05.201647

48. coloSign 31.05.201648 Multiplexer

49. coloSign 31.05.201649 Schnittstellen (6) Parallel Seriell (RS232) USB SCSI PCI up Parallel und Seriell

50. coloSign 1 oder 0 31.05.201650

51. coloSign Download - Seriell 31.05.201651

52. coloSign IC mit 40 Pins 31.05.201652

53. coloSign 31.05.201653 Steuern (7) Steuereinrichtung –Eingangsgrösse in Stellgrösse wandeln –Eingangsgrösse meist zu klein Stelleinrichtung –Stellantrieb –Stellglied

54. coloSign 31.05.201654 Handsteuerung

55. coloSign 31.05.201655 Automatische Steuerung Geber wie: Bimetall oder Zeituhr steuern den Prozess Steuerungsarten –Führungssteuerung –Haltegliedsteuerung –Zeitplansteuerung –Wegplansteuerung –Ablaufsteuerung

56. coloSign 31.05.201656 Unterscheidungen Analoge Steuerung Digitale Steuerung Binäre Steuerung

57. coloSign 31.05.201657 Regeln (8)

58. coloSign 31.05.201658 Randbedingungen Temperatur auf Sollwert halten Aussentemperatur ändert sich Heisswassertemperatur schwankt Lufttemperatur schwankt Alle diese Einfüsse wirken als Störgrössen

59. coloSign 31.05.201659 Erforderliche Funktionen Messen der zu regelnden Grösse Vergleichen der Regelgrösse mit einem Sollwert Erzeugen eines Stellbefehls und verstellen des Stellgliedes

60. coloSign 31.05.201660 Funktionsblock Regler

61. coloSign 31.05.201661 Zeitliches Verhalten

62. coloSign 31.05.201662 Regeleinrichtungen

63. coloSign 31.05.201663 Stetige Regler P Regler (proportional) I Regler (integral) D Regler (differenzial) Praxis sind Mischformen vorhanden: –PI Regler –PID Regler

64. coloSign 31.05.201664 P Regler

65. coloSign 31.05.201665 I Regler

66. coloSign 31.05.201666 D Regler

67. coloSign 31.05.201667 Unstetige Regler

68. coloSign 31.05.201668 Unstetig Stellgrösse kann nur zwei, drei oder mehrere feste Werte annehmen. Zweipunktregelungen Dreipunktregelungen Rechnergeführte Regelungen

69. coloSign 31.05.201669 Baustellenampel mit uP Studieren sie das Kapitel 9 Programmieren sie die Schaltung mit unseren PICAXE Modul

70. coloSign 31.05.201670 State Event

71. coloSign 31.05.201671 Zwei Zustände

72. coloSign 31.05.201672 Mehrere Zustände

73. coloSign 31.05.201673 Anwendung

74. coloSign 31.05.201674

75. coloSign 31.05.201675

76. coloSign 31.05.201676 Notation

77. coloSign 31.05.201677 Motorsteuerung

78. coloSign 31.05.201678 Zustandsübergangstabellen Zustandsorientiert

79. coloSign 31.05.201679 Zustandsübergangstabellen Ereignisorientiert

80. coloSign 31.05.201680 Zustandsübergangstabellen Ereignisorientiert

81. coloSign 31.05.201681 Billetautomat

82. coloSign 31.05.201682 Waschmaschine

83. coloSign 31.05.201683 Mikroprozesseor

84. coloSign 31.05.201684 BUS Adressbus –8, 16, 32, 64 Bit Datenbus –8, 16, 32, 64 Bit (Multiplex) Steuerbus –Read –Write –Interrupt –…

85. coloSign 31.05.201685 uP Befehle MOVE JUMP, BRANCH COMPARE ADD, SUB, MUL, DIV AND, OR, XOR, NOT SHIFT

86. coloSign 31.05.201686 AND Operand 1:0 1 0 1 1 1 0 0 AND Operand 2:1 1 0 1 0 1 0 0 ________________ Resultat:0 1 0 1 0 1 0 0

87. coloSign 31.05.201687 OR Operand 1:0 1 0 1 1 1 0 0 AND Operand 2:1 1 0 1 0 1 0 0 ________________ Resultat:1 1 0 1 1 1 0 0

88. coloSign 31.05.201688 XOR Operand 1:0 1 0 1 1 1 0 0 AND Operand 2:1 1 0 1 0 1 0 0 ________________ Resultat:1 0 0 0 1 0 0 0

89. coloSign 31.05.201689 Programmablauf Befehl wird aus dem Programm gelesen; die Stelle wird durch den Befehlszeiger des Prozessors angezeigt. Der Prozessor schlägt die Nummer des erhaltenen Befehls in der Befehlstabelle nach und liest je nach Befehl die passende Anzahl darauf folgender Bytes als Parameter dieses Befehls. Dabei rückt der Befehlszeiger hinter das letzte Parameter-Byte, um für das Lesen des nächsten Befehls bereit zu sein. Der Befehl wird ausgeführt. Dies ist der komplexeste Teil der Prozessortätigkeit, denn je nach konkretem Befehl kann das Lesen von Daten aus dem Arbeitsspeicher, die Ansteuerung von Peripherieschnittstellen, das Rechnen in der ALU oder die Durchführung eines Sprungs im Programm dazugehören. Falls ein Sprung stattfindet, wird der Befehlszeiger an die entsprechende neue Position gesetzt. Andernfalls geht es an der nach dem Lesen der Parameter ermittelten Stelle weiter.

90. coloSign 31.05.201690 Programm CLO; Close unwanted windows. MOVAL,2; Copy a 2 into the AL register. MOVBL,2; Copy a 2 into the BL register. ADDAL,BL; Add AL to BL. Answer goes into AL. END; Program ends