Was steuert und regelt technische Prozesse?
MSR – Messen, Steuern, Regeln…Steuern – Regeln, ist das nicht das gleiche!? Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass beim Regeln ein “Feedback” an die Regelung über den Status zurückgesendet wird. Es erfolgt also ein permanenter Abgleich des Soll- zum Ist-Zustand. Bei der Steuerung hingegen wird ein Signal (SOLL) ausgesendet und es findet keine Überprüfung des geänderten Ist-Zustandes statt.
Regelung und Steuerung am Beispiel einer Zentrifuge
Steuerung (Einschalten einer Zentrifuge):
Wird eine Zentrifuge im Betrieb bei 600Upm mit einer Suspension beschickt, bremst die Beladung die Geschwindigkeit (Die Umdrehungen pro Minute nehmen also ab).
Regelung (Einschalten der Zentrifuge und fortlaufende Überprüfung des Ist-Soll-Zustands):
Eine Zentrifuge wird im Betrieb bei 600Upm mit einer Suspension beschickt und die Beladung bremst die Geschwindigkeit (Umdrehungen). Jetzt greift die Regelung: Durch die Überprüfung des Ist-Soll-Zustandes wird die langsamere Drehung festgestellt und korrigiert. So wird eine konstante Drehzahl gewährleistet.
Prozessleitsysteme (PLS)
Hier gibt es je nach Anwendungsgebiet verschiedene Systeme: Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), Sequenzielle Steuerung (Ablaufsteuerung), Zeitprogramm-Steuerung, Wegprogramm-Steuerung und die verbindungsprogrammierte Steuerung. Im Allgemeinen wird die SPS angewendet, da sie kostengünstig, flexibel und verschleißfrei ist (keine Relais).
Einfache Erklärung der Funktionsweise:
- Anlage hat Signaleingänge (Signale von der zu betreibenden Maschine, Ventil, Klappe, Rührer, Pumpe, etc.)
- Signalausgänge (Signale, die an die zu betreibende Maschine, Ventil, Klappe, Rührer, Pumpe, etc. gesendet werden)
- Betriebssystem (Firmware)
- Schnittstelle (um die Anwendersoftware zu laden)
Die Logik der SPS wird auf einem Notebook entwickelt und geprüft. Die Prüfung erfolgt innerhalb einer Entwicklungsumgebung, die ein virtuelles Abbild der zu steuernden Schaltung ist. Im Anschluss wird die Anwendersoftware auf das ROM der SPS gebrannt. Sie regelt dann auch das Zusammenspiel von realen Signaleingängen und -ausgängen.
Anwendungsbeispiel: Wir wollen ein Pneumatikventil öffnen.
Bei einem Pneumatikventil geben die Pneumatikantriebe einen Ist-Zustand an die SPS weiter. Dieser ist in unserem Beispiel 0 (Binäres Signal), auf dem Display erscheint ZU. Über die Anwendersoftware können wir nun den Zustand ändern, indem wir mit Hilfe eines Knopfes ein Signal an die SPS schicken. Diese wiederrum sendet ein Signal an den Pneumatikantrieb. Ein Pneumatikventil ist eine zweistufige Schaltung. Die erste Stufe bildet ein Druckluftschalter und die zweite ist das eigentliche Ventil. Sobald die Druckluft in die Absperrvorrichtung strömt, betätigt dieses das Ventil. Ähnlich verhält es sich mit Drosselklappen, Schwenkantriebe, Linearantriebe, Stellantriebe, etc . Schwenkantriebe finden Anwendung in Klappen oder Kugelhähnen, bei denen die Antriebsbewegung kleiner als 360°C ist. Linearantriebe werden, wie es der Name schon andeutet, für Anwendungen eingesetzt, bei der eine lineare Bewegung gefordert ist. Ein Beispiel hierfür ist ein Treppenlift.
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