AUT-PK1-180630 - Klausur PDF

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Mantelbogen ,Prüfungsleistung 06 /18, AUT© 2018 HFH · Hamburger Fern-Hochschule gGmbH XX00-AUT-PK1- 180630Bitte ankreuzen **!**  Prüfungsleistung  StudienleistungXX00-AUT-PK1– 180630Name, VornameMatrikel-Nr.StudienzentrumStudiengangModul AutomatisierungstechnikDatum 30 .06.Hinweis zur Prüfungslei...

Description

Bitte ankreuzen !

 Studienleistung

 Prüfungsleistung XX00-AUT-PK1–180630

Name, Vorname Matrikel-Nr. Studienzentrum Studiengang Modul

Automatisierungstechnik

Datum

30.06.2018

Hinweis zur Prüfungsleistung: Die Klausur-Aufgaben können einbehalten werden. Dies bezieht sich nicht auf ausgeteilte Arbeitsblätter, auf denen Lösungen einzutragen sind.

Wichtige Hinweise zum Ablauf dieser Prüfung: Die Klausur besteht aus zwei Teilen:  Im 1. Teil werden Ihnen Aufgaben gestellt, die nur mit dem Taschenrechner als Hilfsmittel zu lösen sind.  Der 2. Teil enthält rechnerisch und grafisch zu bewältigende Aufgaben, die mit den angegebenen Hilfsmitteln zu lösen sind. Dieser Aufgabenteil wird Ihnen erst dann ausgehändigt, wenn die Arbeitsbögen und ggf. Arbeitsblätter zum 1. Teil beim Aufsichtsführenden abgegeben wurden. Bei der Zeitplanung ist zu beachten, dass für die Lösung des 2. Aufgabenteils im Durchschnitt 65 Minuten einzuplanen sind.

Ausgegebene Arbeitsbögen zum 1. Teil: _______

Abgegebene Arbeitsbögen zum 2. Teil: _______

Ausgegebene Arbeitsblätter +1 zum 1. Teil: _______

zum 1. Teil: _______

zum 2. Teil: _______

Abgegebene Arbeitsblätter 0 zum 2. Teil: _______

zum 1. Teil: _______

0 zum 2. Teil: _______

_________________________________________

_________________________________________

Ort, Datum

Ort, Datum

_________________________________________

_________________________________________

Name in Druckbuchstaben und Unterschrift Aufsichtführende(r)

Prüfungskandidat(in)

Mantelbogen, Prüfungsleistung 06/18, AUT

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XX00-AUT-PK1-180630

Mantelbogen, Prüfungsleistung 06/18, Automatisierungstechnik Aufgabe

Bewertung

max. Punktezahl

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

1. Teil

2. Teil

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

18

17

5

8

14

9

4

15



Note

100

Prüfer ggf. Gutachter1

_________________________________________

__________________________________________

Prüfer (Name in Druckbuchstaben)

Datum, Unterschrift

_________________________________________

__________________________________________

ggf. Gutachter (Name in Druckbuchstaben)

Datum, Unterschrift

Anmerkungen Prüfer:

________________________________ Datum, Unterschrift

Anmerkungen Gutachter:

________________________________ Datum, Unterschrift

Sonstige Anmerkungen:

________________________________ Datum, Unterschrift

––––––––––– 1

ggf. Gutachten im Rahmen eines Widerspruchsverfahrens

AUT-PK1-180630 – Mantelbogen

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Seite 4

Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

 Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-180630

Datum

30.06.2018

Bezüglich der Anfertigung Ihrer Arbeit sind folgende Hinweise verbindlich: Verwenden Sie ausschließlich das vom Aufsichtsführenden zur Verfügung gestellte Papier und geben Sie sämtliches Papier (Lösungen, Schmierzettel und nicht gebrauchte Blätter) zum Schluss der Klausur wieder bei Ihrem Aufsichtsführenden ab. Eine nicht vollständig abgegebene Klausur gilt als nicht bestanden. Beschriften Sie jeden Bogen mit Ihrem Namen und Ihrer Immatrikulationsnummer. Lassen Sie bitte auf jeder Seite 1/3 der Breite als Rand für Korrekturen frei und nummerieren Sie die Seiten fortlaufend. Notieren Sie bei jeder Ihrer Antworten, auf welche Aufgabe bzw. Teilaufgabe sich diese bezieht. Die Lösungen und Lösungswege sind in einer für den Prüfer zweifelsfrei lesbaren Schrift abzufassen. Korrekturen und Streichungen sind eindeutig vorzunehmen. Unleserliches wird nicht bewertet. Bei numerisch zu lösenden Aufgaben ist außer der Lösung stets der Lösungsweg anzugeben, aus dem eindeutig hervorzugehen hat, wie die Lösung zustande gekommen ist. Die Klausur-Aufgaben können einbehalten werden. Dies bezieht sich nicht auf ausgeteilte Arbeitsblätter, auf denen Lösungen einzutragen sind. Zur Prüfung sind bis auf Schreib- und Zeichenutensilien ausschließlich die nachstehend genannten Hilfsmittel zugelassen. Werden andere als die hier angegebenen Hilfsmittel verwendet oder Täuschungsversuche festgestellt, gilt die Prüfung als nicht bestanden und wird mit der Note 5 bewertet. Bearbeitungszeit:

120 Minuten

Anzahl Aufgaben:

–9–

Höchstpunktzahl:

– 100 –

Hilfsmittel: Für die Aufgaben 1 bis 4: Taschenrechner Für die Aufgaben 5 bis 9: Studienbriefe, Taschenrechner, Formelsammlung eigener Wahl

Teil 1

Teil 2

Aufgabe

1

2

3

4

5

6

7

8

9



max. Punktezahl

10

18

17

5

8

14

9

4

15

100

Viel Erfolg!

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, AUT

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, TB, WB, AUT

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1. Teil der Klausur — Hilfsmittel: Taschenrechner —

Aufgabe 1

10 Punkte

Hinweis: Geben Sie bei allen Teilaufgaben den Lösungsweg an. 1.1

Wandeln Sie die Dezimalzahl ZDez.  165 in eine Dualzahl Z Dual um.

1.2

Wandeln Sie die Dezimalzahl ZDez.  0,7 in eine Dualzahl Z Dual mit maximal 4 Stellen hinter dem Komma und minimalem Digitalisierungsfehler Δ um.

1.3

Ermitteln Sie von der Dualzahl ZDual  110011,011 die zugehörige Dezimalzahl ZDez. .

1

1.4

Berechnen Sie im Dualzahlensystem mit Zweierkomplement die dezimale Subtraktion

3

1 2,5

SDez.  13,25  3 . 1.5

Ein Temperatursensor erfasst einen Wertebereich von 30C bis 70C . Die Ausgangsgröße des Sensors wird mit einem Analog-Digital-Umsetzer in einen digitalen Wert gewandelt. Der Digitalisierungsfehler soll nicht größer als 0,1C sein. Wie viele Bits muss das gebildete Datenwort mindestens lang sein?

1,5

1.6

In einem Datenspeicher ist ein Text mit 51200 ASCII-Zeichen abgespeichert. Wie groß ist die hierfür erforderliche Speicherkapazität in kBit?

1

Aufgabe 2

18 Punkte

Mit einem Anzeigepanel mit 7 Leuchtdioden a, b bis g (s. Abb. 1) sollen die Augen der 6 Seiten eines Würfels zur Darstellung kommen. Die von einem Zufallsgenerator erzeugte Würfelzahl 1 bis 6 liegt als dreistellige Dualzahl vor.

Abb. 1

2.1

Tragen Sie in die Tabelle auf dem Arbeitsblatt (s. Anlage) ein, welche Leuchtdioden bei den jeweiligen Dualzahlen ( x2 x1 x0 ) leuchten (logischer Wert 1) sollen.

AUT-PK1-180630 – Aufgaben

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, TB, WB, AUT

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Zunächst soll eine logische Schaltung mit Eingängen für die Dualzahlen ( x 2 x1 x 0 ) und sechs binären Ausgängen y1, y2 , entworfen werden. Für die Ausgänge soll gelten

2.2

6

1 , wenn die Dualzahl ( x2 x1 x0 ) der Dezimalzahl  entspricht y   0 , sonst Geben Sie ferner eine logische Schaltung zur Ansteuerung der 7 Leuchtdioden an. An den sechs Eingängen dieser Schaltung sollen y1, y2 , von Teilaufgabe 2.2 und an den sieben Ausgängen die Leuchtdioden a, b bis g angeschlossen werden.

2.3

Aufgabe 3

6

17 Punkte

Mit einer logischen Schaltung (s. Abb. 2) soll festgestellt werden, welche Werte einer vierstelligen Dualzahl ( x 3 x 2 x1 x 0 ) nicht in eine BCD-Ziffer codiert werden können.

Abb. 2

Es gilt

0 , wenn (x3 x2 x1 x0 )  9 y 1 , wenn (x3 x2 x1 x0 )  9 3.1

Tragen Sie in die Tabelle auf dem Arbeitsblatt (s. Anlage) die Dualzahlen für y  1 ein.

6

3.2

Stellen Sie eine Schaltungsgleichung zur Bildung von y auf.

6

3.3

Minimieren Sie die Schaltungsgleichung.

5

Empfohlene Vorgehensweise: Betrachten Sie zwei benachbarte Terme, so stellen Sie fest, dass diese bis auf x0 übereinstimmen, wobei x0 bei einem Term direkt und beim anderen negiert auftritt. Fassen Sie diese Terme zusammen und eliminieren Sie x0 . Nun enthält die Schaltungsgleichung kein x 0 mehr. Ferner besitzt jedes Tripel x 3 , das Sie ausklammern sollten. In der Klammer stehen nun nur noch Terme mit x1 und x2 die zu minimieren sind.

Aufgabe 4

5 Punkte

Gegeben ist die Schaltungsgleichung y  ab  ( b  d) c  a (b  c) .

Realisieren Sie die Schaltungsgleichung mit einem Logikplan.

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Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 06/18, AUT, TB, WB

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Name, Vorname, Matrikel-Nr.

Arbeitsblatt (zum 1. Teil der Klausur) Dieses Aufgabenblatt ist zugleich Teil Ihrer Arbeitsblätter. Tragen Sie bitte oben Ihren Namen und Ihre Matrikel-Nummer ein, und geben Sie dieses Blatt in jedem Fall zusammen mit Ihren übrigen Arbeitsblättern ab. Funktionstabelle zu Aufgabe 2.1:

x2

x1

x0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

a

b

c

d

f

e

g

Funktionstabelle zu Aufgabe 3.1: x3

x2

x1

x0

y

1 1 1 1 1 1

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2. Teil der Klausur — mit Hilfsmitteln —

Aufgabe 5

8 Punkte

Implementieren Sie die angegebene Schaltungsgleichung mit dem ODER-Operator "  " und dem Punkt für den UND-Operator in eine SPS-Anweisungsliste, ohne die Gleichung vorher umgeformt zu haben. Falls dabei Zwischenergebnisse anfallen, sind diese als Merker mit den Namen M1, M2, usw. abzuspeichern.





K  S3  ( S1 S 2)  S1 S 2 (S 3 S 4) S 3 S 4

Hinweis: Im SB 3 Seite 34 sind in Tabelle 1.3 die Operatoren für eine AWL gegeben.

Aufgabe 6

14 Punkte

Betrachtet wird ein Stoffauflöser, dessen Aufgabe darin besteht, einen festen Stoff in einem flüssigen Lösemittel zu lösen, siehe nachfolgendes Technologieschema (Abb. 3). Über das Ventil V1 wird eine bestimmte Menge Lösungsmittel vorgelegt, gemessen mit FQS. Anschließend wird über das Förderband, angetrieben vom Motor M2, eine ebenfalls bestimmte Menge Feststoff in den Behälter befördert. Die Menge des Feststoffes wird dadurch festgelegt, dass das Förderband die definierte Zeit T1  120s läuft. Das Einfüllen des Feststoffes erfolgt unter ständigem Rühren, also bei eingeschaltetem Motor M1. Nach der Zufuhr des Feststoffes wird die Heizwicklung H eingeschaltet. Sie bleibt eingeschaltet, bis die Temperatur  der Füllmenge den Wert  max erreicht hat und wird wieder eingeschaltet, wenn    min wird. Maximale und minimale Temperaturen werden mit den Sensoren TS1 und TS2 erfasst. Nach dem Aufheizen und Verstreichen der Zeit T2  300s wird das Stoffauflösen beendet. Der Behälter wird bei ausgeschalteter Heizung unter fortgesetztem Rühren über Ventil V2 und die Pumpe P entleert. Meldet der Füllstandssensor LS, dass der Behälter leer ist, werden der Motor M1 und die Pumpe P ausgeschaltet sowie das Ventil V2 wieder geschlossen. Der Ablauf wird mit dem Taster START = 1 gestartet. Hinweis: Für die Wartezeit ist eine Aktion mit dem Ausführungsattribut D (für delay) zu verwenden. Die Aktion wird nach der gewählten Zeit t aktiv, sofern der Schritt noch aktiv ist. Zum Beispiel wird mit der Aktion D t#5s

T

die Boolsche Variable T nach 5s gesetzt (mit der genannten Voraussetzung). Verwendet man T für die Transitionsbedingung nach diesem Schritt, so ist sie nach 5s erfüllt und der Schrittwechsel erfolgt.

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/18, TB, WB, AUT

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Abb. 3: Technologieschema

Die Ein- und Ausgangssignale für die Steuerung sind in nachfolgender Tabelle aufgelistet. Sensor

Meldung

Aktuator

Aktion

FQS

Definierte Menge Lösungsmittel FQS = 1

M1 ein:

M1 = 1

LS

Behälter leer LS = 1

M2 ein:

M2 = 1

TS1

Maximale Temperatur: TS1 = 1

Ventil V1 auf

V1 = 1

TS2

Minimale Temperatur: TS2 = 1

Ventil V2 auf

V2 = 1

Heizung H ein

H=1

Pumpe P ein

P=1

Schreiben Sie ein SPS-Programm in der grafischen Ablaufsprache (AS).

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Aufgabe 7

9 Punkte

Die Antwort einer Strecke auf einen Eingangssprung mit der Amplitude 1 zeigt nachfolgende Grafik.

7.1

Welches Übertragungsverhalten hat die Strecke?

1

7.2

Geben Sie die Übertragungsfunktion GS ( p) der Strecke mit allgemeinen Größen an.

1

7.3

Bestimmen Sie aus der Sprungantwort der Strecke die Zahlenwerte für die Verstärkung K , die Überschwingweite ü W und die Überschwingzeit t m .

3

7.4

Entnehmen Sie der Tabelle 2.1 des SB 4 auf S. 38 den zu üW gehörenden Dämpfungswert D und bestimmen Sie die Eigenkreisfrequenz 0 .

2

7.5

Geben Sie nunmehr die Übertragungsfunktion GS ( p ) mit den ermittelten Zahlenwerten an.

2

Dabei soll anstelle von 0 die entsprechende Zeitkonstante eingesetzt werden.

Aufgabe 8

4 Punkte

Für die Reglung einer Strecke ist ein PDT1-Regler mit der Übertragungsfunktion GR ( p)  6 

1 2p

1  0, 4 p

entworfen worden. Für eine Simulation mit BORIS steht jedoch nur ein Regler mit der Übertragungsfunktion

  

GR ( p)  KR  1 

pTV 

 1  pT1 

zur Verfügung. Welche Werte müssen für TV und T1 bei der Simulation eingestellt werden. AUT-PK1-180630 – Aufgaben

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Aufgabe 9

15 Punkte

Eine PT1-Strecke mit der Übertragungsfunktion GS( p) 

0, 4

1  20 p

und ein intgrierender Aktuator mit der Übertragungsfunktion GSt ( p) 

0, 2 p

werden mit einem P-Regler mit der Übertragungsfunktion GR ( p )  K R

in dem nachfolgend dargestellten Regelkreis geregelt.

9.1

Geben Sie die Übertragungsfunktion des offenen Kreises an.

1

9.2

Geben Sie die Führungsübertragungsfunktion GW ( p ) in einer entsprechenden Standardform an.

3

9.3

Bestimmen Sie die Reglerverstärkung K R für eine Dämpfung von D  0,5 bei GW ( p ) .

4

9.4

Welche Überschwingzeit t m (in s) ergibt sich mit dieser Reglereinstellung?

3

9.5

Ermitteln Sie die Störübertragungsfunktion GZ ( p )  x z mit Zahlenwerten, indem Sie

3

GW ( p ) mit verwenden.

9.6

Bestimmen Sie den stationären Wert xStat der Regelgröße nach einem Störsprung mit z  1 (dabei ist w  0 ).

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Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

 Prüfungsleistung

Klausur

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Datum

30.06.2018

Für die Bewertung und Abgabe der Prüfungsleistung sind folgende Hinweise verbindlich:

Die Vergabe der Punkte nehmen Sie bitte so vor, wie in der Korrekturrichtlinie ausgewiesen. Eine summarische Angabe von Punkten für Aufgaben, die in der Korrekturrichtlinie detailliert bewertet worden sind, ist nicht gestattet. Nur dann, wenn die Punkte für eine Aufgabe nicht differenziert vorgegeben sind, ist ihre Aufschlüsselung auf die einzelnen Lösungsschritte Ihnen überlassen. Stoßen Sie bei Ihrer Korrektur auf einen anderen richtigen als den in der Korrekturrichtlinie angegebenen Lösungsweg, dann nehmen Sie bitte die Verteilung der Punkte sinngemäß zur Korrekturrichtlinie vor. Rechenfehler sollten grundsätzlich nur zur Abwertung des betreffenden Teilschrittes führen. Wurde mit einem falschen Zwischenergebnis richtig weitergerechnet, so erteilen Sie die hierfür vorgesehenen Punkte ohne weiteren Abzug. Ihre Korrekturhinweise und Punktbewertung nehmen Sie bitte in einer zweifelsfrei lesbaren roten Schrift vor. Die von Ihnen vergebenen Punkte und die daraus sich gemäß dem nachstehenden Bewertungsschema ergebende Bewertung tragen Sie bitte in den Klausur-Mantelbogen ein. Unterzeichnen Sie bitte Ihre Bewertung auf dem Mantelbogen. Gemäß der Prüfungsordnung ist Ihrer Bewertung das folgende Bewertungsschema zu Grunde zu legen: Punktzahl von 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 0

Note

bis einschl. 100 94,5 89,5 84,5 79,5 74,5 69,5 64,5 59,5 54,5 49,5

1,0 1,3 1,7 2,0 2,3 2,7 3,0 3,3 3,7 4,0 5,0

sehr gut sehr gut gut gut gut befriedigend befriedigend befriedigend ausreichend ausreichend nicht ausreichend

Die korrigierten Arbeiten reichen Sie bitte spätestens bis zum

18.07.2018 in Ihrem Studienzentrum ein. Dies muss persönlich oder per Einschreiben erfolgen. Der angegebene Termin ist unbedingt einzuhalten. Sollte sich aus vorher nicht absehbaren Gründen eine Terminüberschreitung abzeichnen, so bitten wir Sie, dies unverzüglich dem Prüfungsamt der Hochschule anzuzeigen (Tel. 040 / 35094-318 bzw. [email protected]). Korrekturrichtlinie, Prüfungsleistung 06/18, AUT

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