AUT-PK1-180929 - Klausur PDF

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Mantelbogen , Prüfungsleistung 09/18, AUT© 2018 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH XX00-AUT-PK1-Bitte ankreuzen
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Prüfungsleistung  Studienleistung  TB00 -AUT-PK1-180929  WB00 -AUT-PK1-Name, Vorname Matrikel-Nr.Studienzentrum StudiengangModul Automatisierungstechnik Datum 29.Hinweis zur ...

Description

Bitte ankreuzen !

 Studienleistung

 Prüfungsleistung  TB00-AUT-PK1-180929

 WB00-AUT-PK1-180929

Name, Vorname Matrikel-Nr. Studienzentrum Studiengang Modul

Automatisierungstechnik

Datum

29.09.2018

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: _______

zum 1. Teil: _______

zum 2. Teil: _______

Ausgegebene Arbeitsblätter

Abgegebene Arbeitsblätter

+1 zum 1. Teil: _______

zum 1. Teil: _______

+1 zum 2. Teil: _______

zum 2. Teil: _______

_________________________________________

_________________________________________

Ort, Datum

Ort, Datum

_________________________________________

_________________________________________

Name in Druckbuchstaben und Unterschrift Aufsichtführende(r)

Prüfungskandidat(in)

Mantelbogen, Prüfungsleistung 09/18, AUT

© 2018 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

XX00-AUT-PK1-180929

Mantelbogen, Prüfungsleistung 09/18, Automatisierungstechnik Aufgabe

Bewertung

max. Punktezahl

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

1. Teil

2. Teil

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

10

10

10

10

10

10

15

15

∑

Note

100

Prüfer ggf. Gutachter 1

_________________________________________

__________________________________________

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-PK1-180929 – Mantelbogen

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Seite 4

Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

⌧ Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-180929

Datum

29.09.2018

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 5: Taschenrechner Für die Aufgaben 6 bis 9: Studienbriefe, Taschenrechner, Formelsammlung eigener Wahl

Teil 1 Aufgabe max. Punktezahl

Teil 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

∑

10

10

10

10

10

10

10

15

15

100

Viel Erfolg!

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

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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 Dualzahl Z Dual = 1011010110 2 in die entsprechende Dezimalzahl um.

2

1.2

Ein Mikrocomputer erzeugt im Einbyte-Format folgenden Zahlenwert als Zweierkomplement: 11001111. Um welche Dezimalzahl handelt es sich hierbei?

3

1.3

Die Dezimalzahl ZDez. = 55, 210 soll in eine Dualzahl Z Dual mit 4 Nachkommastellen gewandelt werden. Wie lautet Z Dual ? Um welchen Wert weicht die Dualzahl Z Dual von

5

der Dezimalzahl Z Dez. ab?

Aufgabe 2

10 Punkte

Bei der Datenübertragung über serielle Schnittstellen wird häufig eine einfache Datensicherung angewendet, indem den Daten ein Prüfbit angefügt wird. In dieser Aufgabe soll mit einer logischen Schaltung das Prüfbit von 3 Bit langen Daten gebildet werden. Dabei sind die drei Binärstellen der Daten die Eingangsgrößen a, b und c der logischen Schaltung. Mit der Ausgangsgröße y wird das Prüfbit realisiert. Das Prüfbit und damit y soll genau dann 1 sein, wenn die Anzahl der Einsen an den Eingängen a, b und c ungerade ist. 2.1

Geben Sie die erforderliche Funktionstabelle mit den Eingangsgrößen a, b und c sowie der Ausgangsgröße y an. Verwenden Sie hierfür das entsprechende Arbeitsblatt. Dort sind die Spalten für b und y auszufüllen.

4

2.2

Geben Sie eine Schaltungsgleichung zur Realisierung der Funktionstabelle an.

1

2.3

Geben Sie die zugehörige logische Schaltung an.

5

AUT-PK1-180929 – Aufgaben

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

Aufgabe 3

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10 Punkte

Gegeben sind nachfolgend dargestellte logische Verknüpfungen. Geben Sie in der Funktionstabelle auf dem entsprechenden Arbeitsblatt die logischen Werte der Ausgangsgrößen y1 bis y5 an.

Aufgabe 4

10 Punkte

4.1

Leiten Sie von der oben dargestellten logischen Schaltung mit den Eingangsgrößen a, b und c sowie der Ausgangsgröße y die Schaltungsgleichung ohne Vereinfachung her.

3

4.2

Geben Sie von der logischen Schaltung mithilfe der Zwischengrößen u und v die Funktionstabelle (auf entsprechendem Arbeitsblatt) an.

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

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Aufgabe 5

10 Punkte

Dargestellt ist die Antwort eines Motors auf einen Spannungssprung von UM = 160V.

U/min

5.1

Um welches Übergangsverhalten handelt es sich bei diesem Motor?

1

5.2

Bestimmen Sie die normierte Verstärkung K N des Motors. Als maximale Motorspannung sind UMmax = 320 V und als maximale Drehzahl nmax = 3600 U/min festgelegt.

3

5.3

Bestimmen Sie aus der dargestellten Sprungantwort des Motors die Zeitkonstante T.

4

5.4

Der Motor treibt über eine Spindel einen Werkzeugschlitten an. Welches Übergangsverhalten liegt jetzt von der Motorspannung bis zum Schlittenweg vor?

2

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Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 09/18, 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: a

b

c

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

y

Funktionstabelle zu Aufgabe 3: x1

x2

0

0

1

0

0

1

1

1

y1

y2

y3

y4

y5

Funktionstabelle zu Aufgabe 4.2: a

b

c

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

AUT-PK1-180929 – Arbeitsblatt

u

v

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y

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

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2. Teil der Klausur — mit Hilfsmitteln —

Aufgabe 6

10 Punkte

Wandeln Sie die angegebene logische Schaltung in eine SPS-Anweisungsliste um. Falls dabei Zwischenergebnisse anfallen, sind sie als Merker mit den Namen M1 , M2 , usw. abzuspeichern. Hinweis: Im SB 3; Seite 34 sind in Tabelle 1.3 die Operatoren für eine AWL angegeben.

Aufgabe 7

10 Punkte

Gegeben ist der dargestellte Regelkreis mit den Übertragungsfunktionen 1 GV ( p) = (Vorblock), 1 + 0,5 p

G R ( p ) = 4⋅ 7.1

1 1 + 0,5 p (Regler) und GS ( p) = (Strecke). 0,5 p p

Geben Sie die Führungsübertragungsfunktion

7

x w vom Eingang des Vorblockes w bis zum Ausgang x des Regelkreises an und zwar mit einem einfachen Bruch, wobei mögliche Kürzungen vorzunehmen sind. G W ( p) =

Geben Sie den Typ des Übertragungsverhaltens an. 7.2

Bestimmen Sie die Dämpfung D des Übertragungsverhaltens.

AUT-PK1-180929 – Aufgaben

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

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Aufgabe 8

15 Punkte

Schreiben Sie ein SPS-Programm in der grafischen Ablaufsprache (AS), welches den hier beschriebenen Umladevorgang steuert. Von einem Umladeplatz (siehe Abb. 1) sollen Körbe mit Werkstücken mithilfe von zwei Pneumatikzylindern zu einem Schienenwagen umtransportiert werden. Zu dem Umladeplatz gelangen die Körbe nacheinander über eine geneigte Rollenbahn (nicht dargestellt). Der Pneumatikzylinder Z2 hebt bzw. senkt den Korb. Der pneumatische Greifer an der Zylinderstange greift den Korb. Zylinder 1 Pneumatikzylinder Z1 ist für das NZ1ein NZ1aus NZ2ein Verfahren des Zylinders Z2 (hinwärts mit anhängendem Korb) Z1aus Z1ein zuständig. Beide Zylinder haben Näherungsschalter, die den einNZ2aus bzw. ausgefahrenen Zustand Greifer melden. Funktionsweise: Im Initialisierungszustand (Init) sind beide Zylinder eingefahren. Ist von der Rollenbahn ein Korb auf den Umladeplatz geschoben worden, ist die Lichtschranke L1 unterbrochen und ein Umladevorgang beginnt mit dem Ausfahren des Zylinders Z2 . Ist der Zylinderkolben ausgefahren, meldet dies der Näherungsschalter NZ2aus und der Greifer wird geschlossen.

L1 am Umladeplatz

Zylinder 2

Z2ein DS

Korb

Schienenwagen

L2 Abb. : Technologieschema mit bereits vom Umladeplatz genommenem Korb.

Hat er den Korbbügel umfasst, meldet dies der Drucksensor DS. Zylinder Z2 fährt ein (eingefahren: Meldung von NZ2ein ). Zylinder Z1 fährt aus, beim Wagen angekommen, meldet dies NZ1aus. Sofern der Wagen in Position ist, gemeldet mit Lichtschranke L2, wird durch Ausfahren des Zylinders Z2 der Korb auf den Wagen gestellt und der Greifer geöffnet, gemeldet mit Drucksensor DS. Danach fahren mit geöffnetem Greifer zunächst Zylinder Z2 und anschließend Zylinder Z1 in die Ausgangspositionen zurück.

AUT-PK1-180929 – Aufgaben

Z2aus

Geber

Meldung

L1

Lichtschranke (Umladeplatz) unterbrochen: L 1 = 0

L2

Lichtschranke Schienenwagen vorhanden: L 2 = 0

DS

Drucksensor bei Greifer geschlossen: DS = 1

NZ1ein

NZ1-Näherungsschalter eingefahren NZ 1ein = 1

NZ1aus

NZ1-Näherungsschalter ausgefahren NZ 1aus = 1

NZ2ein

PZ 2-Näherungsschalter eingefahren NZ 2ein = 1

NZ2aus

PZ 2-Näherungsschalter ausgefahren NZ 2aus = 1

Aktor

Aktion

Variable Output

Z1

einfahren

Z 1ein = 1

Z1

ausfahren

Z 1aus = 1

Z2

einfahren

Z 2ein = 1

Z2

ausfahren

Z 2aus = 1

Greifer

auf / zu

GR= 0 / 1

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

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Aufgabe 9

15 Punkte

Eine PT2-Strecke, gebildet aus zwei PT 1-Gliedern, mit asymptotischer Darstellung von Amplituden- und Phasengang im Bode-Diagramm ist gegeben.

A in dB

Φ in [°]

ω in rad/s 9.1

Bestimmen Sie aus dem Bode-Diagramm die drei Streckenparameter K S (nicht in dB), T1 und T2 . Geben Sie ferner die Übertragungsfunktion GS ( p) mit Zahlenwerten an.

9.2

Die Strecke soll mit einem P-Regler gemäß dargestelltem Regelkreis geregelt werden.

3

a) Wählen Sie die Reglerverstärkung K R so, dass sich für den Regelkreis eine Phasenreserve von ΦR = 60° ergibt, und geben Sie den Wert von K R an (nicht in dB). Benutzen Sie für diese Ermittlung das Bode-Diagramm auf dem entsprechenden Arbeitsblatt.

3

b) Wie groß ist mit dem ermittelten K R -Wert der stationäre Wert x Stat der Regelgröße nach einem Führungssprung mit der Amplitude w0 = 1 . Dabei ist z = 0 . Konnte KR nicht bestimmt werden, darf xStat mit K R = 15 berechnet werden.

5

c) Welcher stationäre Wert xStat stellt sich nach einem Störsprung mit der Amplitude z0 = 1 mit dem nach a) ermittelten K R -Wert (bzw. mit KR = 15 ) ein. Dabei ist w0 = 0.

4

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Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 09/18, AUT, TB, WB

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Name, Vorname, Matrikel-Nr.

Arbeitsblatt (zum 2. 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.

Zu Aufgabe 9.1:

A in dB

 in [°]

 in rad/s

AUT-PK1-180929 – Arbeitsblatt

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Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

⌧ Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-180929

Datum

29.09.2018

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

17.10.2018 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. Claudia.Stamp@ha...