Prof. Dr.-Ing. Holger Lutz
Technische Hochschule Mittelhessen
61169 Friedberg, Wilhelm-Leuschner-Str. 13

 

           AUTOMATISIERUNGSSYSTEME

1 Grundlagen der Automatisierung
1.1 Automatisierung und Automation
1.2 Gründe, Ziele und Auswirkungen der Automation
1.3 Begriffe der Automatisierung
1.4 Prozeß und Prozeßautomatisierung
1.4.1 Prozeßbegriff
1.4.2 Prozeßautomatisierungssysteme
1.5 Teilgebiete der Automatisierungstechnik

2 Grundlagen der Steuerungstechnik
2.1 Steuern und Regeln
2.1.1 Begriffserklärungen für Steuern und Steuerung
2.1.2 Begriffserklärungen für Regeln und Regelung
2.1.3 Erweiterung des Steuerungsbegriffs
2.2 Einteilung von Steuerungen nach Art der Energieübertragung
2.2.1 Arten der Energieübertragung
2.2.2 Mechanische Steuerungen
2.2.3 Pneumatische Steuerungen
2.2.4 Hydraulische Steuerungen
2.2.5 Elektrische Steuerungen
2.2.6 Zusammenfassung
2.3 Unterscheidungsmerkmale und Grundstrukturen von Steuerungen
2.3.1 Unterscheidungsmerkmale von Steuerungsarten
2.3.2 Informationsdarstellung
2.3.2.1 Arten der Darstellung
2.3.2.2 Analoge Steuerungen
2.3.2.3 Digitale Steuerungen
2.3.2.4 Binäre Steuerungen
2.3.3 Signalverarbeitung
2.3.3.1 Arten der Signalverarbeitung
2.3.3.2 Synchrone Steuerungen
2.3.3.3 Asynchrone Steuerungen
2.3.3.4 Verknüpfungssteuerungen
2.3.3.5 Ablaufsteuerungen
2.3.4 Programmrealisierung
2.3.4.1 Arten der Programmrealisierung
2.3.4.2 Verbindungsprogrammierte Steuerungen (VPS)
2.3.4.3 Speicherprogrammierte Steuerungen (SPS)
2.3.5 Aufbauorganisation
2.3.5.1 Hierarchische Strukturen
2.3.5.2 Einzelsteuerung (Antriebssteuerung)
2.3.5.3 Gruppensteuerung (Funktionsgruppensteuerung), Leitsteuerung

3 Mathematische Grundlagen der Steuerungstechnik
3.1 Schaltnetze und Schaltwerke
3.2 BOOLEsche Algebra, Schaltalgebra
3.2.1 Einführung
3.2.2 Definition der BOOLEschen Algebra, Schaltalgebra
3.2.3 Theoreme und Rechenregeln
3.2.4 BOOLEsche Funktionen, Schaltfunktionen
3.2.5 Vollständige Operatorensysteme (Logiksysteme)
3.3 Vereinfachung von Schaltfunktionen

4 Entwicklung von Steuerungssystemen: Methoden, Hilfsmittel, Programmiersprachen
4.1 Vorgehensweise bei Planung, Projektierung und Entwicklung industrieller Steuerungen
4.2 Pflichtenhefte für Steuerungen
4.3 Technologie- und Anlagenschema
4.3.1 Aufgabe des Technologieschemas
4.3.2 Technologieschemata der elektrischen Steuerungstechnik
4.3.3 Technologieschemata in der Verfahrenstechnik
4.4 Methoden zur Aufgabenbeschreibung und Entwurfshilfsmittel
4.4.1 Allgemeine Formulierung einer Steuerungsaufgabe
4.4.2 Darstellungsmittel für den Entwurf von Steuerungen
4.4.2.1 Allgemeine Zielsetzung
4.4.2.2 Verbale Beschreibungen und Programmiersprachen
4.4.2.3 Algebraische und BOOLEsche Beschreibungsformen
4.4.2.4 Graphische Hilfsmittel
4.5 Textuelle Programmiersprache Anweisungsliste AWL
4.5.1 Einleitung
4.5.2 Aufbau von Steuerungsanweisungen in Anweisungsliste
4.5.3.1 Anwendung der Operationen
4.5.3.2 BOOLEsche Verknüpfungen
4.5.3.3 Negation
4.5.3.4 Klammertechnik
4.5.4 Abschlußoperationen
4.5.5 Digitale Operationen
4.5.6 Operationen zur Programmorganisation
4.5.6.1 Nulloperation, Ladebefehl, Programmende, Kommentar
4.5.6.2 Programmverzweigungen
4.5.7 Operanden
4.5.7.1 Operandenkennzeichen und Datenformate
4.5.7.2 Konstanten
4.5.7.3 Zeitglieder
4.5.7.4 Zähler
4.5.7.5 Bausteine
4.6 Graphische Programmiersprache Kontaktplan KOP
4.7 Funktionspläne FUP
4.7.1 Allgemeines
4.7.2 Funktionspläne für Verknüpfungssteuerungen
4.7.2.1 Symbole für die binäre Signalverarbeitung
4.7.2.2 Symbole für die digitale Signalverarbeitung
4.7.2.3 Symbole für Zeitelemente
4.7.3 Funktionspläne für Ablaufsteuerungen
4.7.3.1 Ergänzung der Funktionspläne mit Symbolen für Ablaufsteuerungen
4.7.3.2 Symbole für Verknüpfungsaufgaben
4.7.3.3 Ablaufschritt
4.7.3.4 Befehle
4.7.3.5 NS-Befehl (nicht gespeicherter Befehl)
4.7.3.6 NSD-Befehl (nicht gespeicherter, verzögerter Befehl)
4.7.3.7 S-Befehl (gespeicherter Befehl)
4.7.3.8 SD-Befehl (gespeicherter, verzögerter Befehl)
4.7.3.9 ST-Befehl (gespeicherter, zeitlich begrenzter Befehl)
4.7.3.10 Verzweigungen

5 Aufbau und Arbeitsweise von Speicherprogrammierbaren Steuerungsgeräten (SPS)
5.1 Einleitung
5.1.1 Begriffsdefinitionen
5.1.2 Entwicklung
5.1.3 Einsatzgebiete
5.2 Aufbaukonzepte und Grundstrukturen von Speicherprogrammierbaren Steuerungsgeräten
5.2.1 Aufbaukonzepte von Speicherprogrammierbaren Steuerungsgeräten
5.2.2 Grundstrukturen von Speicherprogrammierbaren Steuerungen
5.2.3 Prozessorstrukturen bei SPS
5.2.3.1 Prozessorarten
5.2.3.2 Bitprozessoren
5.2.3.3 Wortprozessoren
5.2.3.4 Strukturen mit Bit- und Wortprozessoren
5.3 Gerätetechnischer Aufbau und Funktionsweise
5.3.1 Stromversorgungsbaugruppe
5.3.2 Zentralbaugruppe - Prozessor
5.3.3 Zentralbaugruppe - Speicher
5.3.4 Eingabebaugruppen
5.3.5 Ausgabebaugruppen
5.3.6 Sonderbaugruppen
5.4 Arbeitsweise von Speicherprogrammierbaren Steuerungsgeräten
5.4.1 Initialisierung der Speicherprogrammierbaren Steuerung
5.4.2 Zyklische Programmbearbeitung
5.4.3 Kenngrößen von Speicherprogrammierbaren Steuerungsgeräten
5.4.3.1 Sequentielle und parallele Arbeitsweise von Steuerungen
5.4.3.2 Entstehung der Reaktionszeit
5.4.3.3 Ermittlung der Reaktionszeit
5.4.3.4 Mittlere Bearbeitungszeit
 

6 Programmierung von Speicherprogrammierbaren Steuerungen nach DIN EN 61131-3
6.1 Normung von Programmiersprachen für SPS
6.1.1 Standardisierung von Programmiersprachen für SPS
6.1.2 Inhalt der Norm DIN EN 61131, IEC 1131
6.2 Programmaufbau nach DIN IEC 1131-3
6.2.1 Programm-Organisationseinheiten
6.2.2 Sprachelemente
6.2.2.1 Buchstaben, Ziffern, Bezeichner, Zeichenvorrat
6.2.2.2 Literale (Konstanten)
6.2.2.3 Begrenzer (delimiters)
6.2.2.4 Schlüsselworte, keywords
6.3 Datentypen
6.3.1 Normung der Deklaration von Variablen
6.3.2 Elementare Datentypen
6.3.3 Generische Datentypen
6.3.4 Abgeleitete (benutzerdefinierte) Datentypen
6.4 Variablen
6.4.1 Arten von Variablen
6.4.2 Einzelelement-Variablen
6.4.3 Multielement-Variablen
6.4.4 Deklaration und Initialisierung von Variablen
6.4.4.1 Schlüsselwörter der Variablendeklaration
6.4.4.2 Nullspannungssichere (retentive) Variablen
6.4.4.3 Initialwerte (Anfangswerte) von Variablen
6.5 Programm-Organisationseinheiten
6.5.1 Funktionen (FUNCTION)
6.5.1.1 Begriffserklärung
6.5.1.2 Darstellung
6.5.1.3 Deklaration von Funktionen
6.5.1.4 Standardfunktionen
6.5.2 Funktionsbausteine (FUNCTION_BLOCK)
6.5.2.1 Begriffserklärung
6.5.2.2 Darstellung
6.5.2.3 Deklaration von Funktionsbausteinen
6.5.2.4 Standardfunktionsbausteine
6.5.3 Programme

7 Befehlssprachen für Speicherprogrammierbare Steuerungen nach DIN EN 61131-3
7.1 Textuelle Programmiersprachen nach DIN EN 61131-3
7.2 Textuelle Programmiersprache, Anweisungsliste AWL, Instruction List IL nach DIN EN 61131-3
7.3 Textuelle Programmiersprache Strukturierter Text ST, Structured Text ST nach DIN EN 61131-3
7.4 Ablaufsprache AS, textuelle Form, Sequential Flow Chart SFC nach DIN EN 61131-3
7.5 Graphische Programmiersprachen nach DIN EN 61131-3
7.6 Graphische Programmiersprache Kontaktplan (KOP), Ladder Diagram (LD), nach IEC 1131-3
7.7 Graphische Programmiersprache Funktionsbausteinsprache (FBS), Function Block Diagram (FBD), nach IEC 1131-3
7.8 Ablaufsprache (AS), graphische Form, Sequential Flow Chart (SFC), nach IEC 1131-3