AUT-PK1-190316 - Klausur PDF

Preview

Summary

Mantelbogen , Prüfungsleistung 03 /19, AUT© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH XX00-AUT-PK1- 190316Bitte ankreuzen **!**  Prüfungsleistung  Studienleistung  TB 00 -AUT-PK1-1 90316  WB 00 -AUT-PK1-1 90316Name, Vorname Matrikel-Nr.Studienzentrum StudiengangModul Automatisierungstechnik Dat...

Description

Bitte ankreuzen !

 Studienleistung

 Prüfungsleistung  TB00-AUT-PK1-190316

 WB00-AUT-PK1-190316

Name, Vorname Matrikel-Nr. Studienzentrum Studiengang Modul

Automatisierungstechnik

Datum

16.03.2019

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 +1 zum 2. Teil: _______

zum 1. Teil: _______

zum 2. Teil: _______

_________________________________________

_________________________________________

Ort, Datum

Ort, Datum

_________________________________________

_________________________________________

Name in Druckbuchstaben und Unterschrift Aufsichtführende(r)

Prüfungskandidat(in)

Mantelbogen, Prüfungsleistung 03/19, AUT

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

XX00-AUT-PK1-190316

Mantelbogen, Prüfungsleistung 03/19, Automatisierungstechnik Aufgabe

Bewertung

max. Punktezahl

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

1. Teil

2. Teil

1

2

3

4

5

6

7

8

9

15

5

5

15

10

10

15

15

10



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-PK1-190316 – Mantelbogen

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 4

Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

 Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-190316

Datum

16.03.2019

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

Teil 2

Aufgabe

1

2

3

4

5

6

7

8

9



max. Punktezahl

15

5

5

15

10

10

15

15

10

100

Viel Erfolg!

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 1/7

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

1. Teil der Klausur — Hilfsmittel: Taschenrechner —

Aufgabe 1

15 Punkte

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

Wandeln Sie die Dualzahl ZDual 1001 01102 in die entsprechende Dezimalzahl Z Dez. sowie in den entsprechenden BCD-Code um.

3

1.2

Ein Mikrocomputer verarbeitet positive und negative Zahlen im Einbyte-Format und erzeugt das Rechenergebnis 1100 0000 . Wie groß ist die zugehörige Dezimalzahl?

2

1.3

Es werden zwei 4 Bit-Dualzahlen miteinander multipliziert. Wie viele Bits werden für das Ergebnis der Multiplikation benötigt und welchen maximalen Wert kann es annehmen?

2

1.4

Berechnen Sie im 5 Bit-Dualzahlensystem mit Zweierkomplement den Ausdruck 10  13 .

3

1.5

Ein Text mit 25600 8Bit-ASCII-Zeichen wird mit 128 kBit/s seriell übertragen. Wie viel Zeit T ist für diese Übertragung erforderlich?

3

1.6

Bei einer Werkzeugmaschine wird zur Entfernungsmessung ein Impulsgeber mit 6 Impulsen pro mm eingesetzt. Die maximal zu bestimmende Entfernung beträgt 1,50 m. Die Impulse werden mit einem Zähler gezählt. Wie viele Bits muss das Zählregister mindestens haben, um den maximalen Zählwert aufnehmen zu können?

2

Aufgabe 2

5 Punkte

Der dargestellte Kontaktplan mit den vereinbarten Sensorsignalen S1 bis S4 und dem Aktor K soll in eine Schaltungsgleichung umgesetzt werden.

AUT-PK1-190316 – Aufgaben

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 2/7

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

Aufgabe 3

5 Punkte

Die dargestellte logische Schaltung mit den Eingangssignalen S1 bis S3 und den Ausgangssignalen Y1 und Y2 soll in zwei Schaltungsgleichungen umgesetzt werden.

S1 S2 S3

& ≥1

Y1

&

&

& ≥1

Y2 &

Aufgabe 4

15 Punkte

Messing-Werkstücke in T-Form werden zur Weiterbearbeitung auf einen Bearbeitungstisch geschoben. Die Anlieferung kann dabei in den dargestellten zwei Positionen (links- oder rechtsorientiert) erfolgen (s. Abb., Draufsicht). Für die Weiterbearbeitung ist die Kenntnis der jeweiligen Position erforderlich. Die Ermittlung geschieht mit 4 Lichtschranken L1, L2, L3 und L4, deren Leuchtdioden unterhalb der Bodenplatte bei den 4 Bohrlöchern angebracht sind. Für die Lichtschranken gilt (mit x = 1, 2, 3 oder 4):   0 bei unterbrochener Lichtschranke Lx     1 bei geschlossener Lichtschranke

Für die Werkstückorientierung sollen die binären Ausgangsgrößen Lo und Ro mit den Festlegungen Lo = 1 bei Linksorientierung und Ro = 1 bei Rechtsorientierung gebildet werden. Bei einer möglichen Verschmutzung irgendeiner der vier Lichtschranken (Unterbrechung) soll die Orientierung dennoch eindeutig feststellbar sein.

Bodenplatte

Bodenplatte L3

L1

L2

L4

T-Werkstück links orientiert

L1

L3

L4

L2

T-Werkstück rechts orientiert

4.1

Stellen Sie den logischen Zusammenhang zwischen den Eingängen L1 bis L4 und den Ausgängen Lo und Ro in einer Funktionstabelle auf dem Arbeitsblatt dar.

6

4.2

Geben Sie für den Ausgang Lo die disjunktive Normalform an. Vereinfachen (minimieren) Sie anschließend die Schaltungsgleichung. Hinweis: Die Schaltung für Ro ist nicht anzugeben.

6

4.3

Entwerfen Sie eine logische Schaltung, mit der aus den 4 Eingängen L1 bis L4 der Ausgang Lo gebildet wird. Hinweis: Die Schaltung für Ro ist nicht anzugeben.

3

AUT-PK1-190316 – Aufgaben

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 3/7

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

Aufgabe 5

10 Punkte

a b

≥1

d g

&

&

c &

f

≥1

y

≥1 e

Geben Sie von der dargestellten logischen Schaltung die Funktionstabelle auf dem Arbeitsblatt an. Verwenden Sie beim Erstellen der Funktionstabelle zur Erleichterung die Zwischengrößen d, e, f und g.

AUT-PK1-190316 – Aufgaben

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 4/7

Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

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 4.1: L1

L2

L3

L4

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

Lo

Ro

Funktionstabelle zu Aufgabe 5: 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-PK1-190316 – Arbeitsblatt

d

e

f

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

g

y

Seite 1/1

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

2. Teil der Klausur — mit Hilfsmitteln —

Aufgabe 6

10 Punkte

Der dargestellte Kontaktplan mit den Sensorsignalen S1 bis S4 und dem Aktor K ist mit einer SPS-Anweisungsliste (AWL) zu realisieren. Gegebenenfalls benötigte Merker sind mit M1, M2, M3 usw. anzugeben. Hinweis: Im SB 3, Seite 34 sind in Tabelle 1.3 die Operatoren für eine AWL angegeben.

S4 S3 S2

S3

S2

S1

S4

S3

S2

K

Aufgabe 7

15 Punkte

Zugrunde liegt der dargestellte Regelkreis mit einer Störung am Streckeneingang. w Als Strecke ist eine IT1-Strecke mit dem + Integrationsbeiwert KI  0,08 und der Zeitkonstante T  1,6 gegeben.

z + GR(p)

x GS(p)

Für die Regelung ist ein P-Regler GR ( p)  KR mit der Reglerverstärkung KR  3,9 eingesetzt worden.

7.1

Ermitteln Sie die Führungsübertragungsfunktion GW ( p) mit Zahlenwerten in der entsprechenden Standardform (dabei ist z  0) .

4

7.2

Wie groß ist die Dämpfung D und die Eigenkreisfrequenz 0 von GW ( p) .

2

7.3

Wie groß sind Überschwingweite üW und Überschwingzeit t m der Führungssprungantwort.

3

7.4

Wie groß ist der stationäre Endwert x Stat nach einem Führungssprung mit der Amplitude w0 (dabei ist z  0) .

1,5

7.5

Ermitteln Sie die Störübertragungsfunktion GZ ( p) in der entsprechenden Standardform (dabei ist w  0) .

3

7.6

Wie groß ist der stationäre Endwert xStat nach einem Störsprung mit der Amplitude z0 (dabei ist w  0) .

1,5

AUT-PK1-190316 – Aufgaben

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 5/7

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

Aufgabe 8

15 Punkte

Eine verkehrsreiche Kreuzung besitzt eine Fußgängerunterführung, die mit Rolltreppen versehen ist. Die Rolltreppen sollen mit einer SPS gesteuert werden. Für die Steuerung einer Rolltreppe, die von unten nach oben führt, ist ein SPS-Programm in grafischer Ablaufsprache AS zu erstellen.

Ausgang

S0

Funktionsbeschreibung: Die Steuerung wird mit einem Schalter S0 ein- bzw. ausgeschaltet. Ein Elektromotor M treibt die Rolltreppe an. Die am Eingang der Rolltreppe befindliche Lichtschranke LS löst bei Personenzutritt aus. Ihre Unterbrechung schaltet den Motor ein. Er bleibt solange eingeschaltet, bis die von der Lichtschranke erfasste Person am Ende der Rolltreppe angekommen ist. Betreten weitere Personen die Rolltreppe, beginnt die Zeitrechnung für die Laufzeit der Rolltreppe mit jeder Unterbrechung der Lichtschranke erneut.

M S1

Der Klemmschutz, realisiert mit Motor-Stromsensors S1, bewirkt LS Eingang Folgendes: Eine Klemmung erhöht den Motorstrom, was der Stromsensor meldet. Die Abschaltung des Motors erfolgt und der SPS-Ausgang RK wird aktiviert. Dieser sorgt für das Absetzen der Meldung „Außer Betrieb“ am Display an der Rolltreppe. Die Rolltreppe hat eine Länge von L = 8 m und eine Stufengeschwindigkeit von v = 0,2 m/s. Eingang

Meldung

Aktor

Aktion

S0

Anlage ein/ausschalten mit S0 = 1/0

M

Motor für Rolltreppe ein/aus mit M = 1/0

LS

Lichtschranke mit/ohne Unterbrechung LS = 0/1

RK

Rolltreppe klemmt/klemmt nicht mit RK = 1/0

S1

Stromsensor meldet Klemmung/keine Klemmung mit S1 = 1/0

Hinweise:  Passieren dichtgedrängt Personen die Lichtschranke, bleibt sie länger unterbrochen. Die Schrittkette ist so zu programmieren, dass der Motor zu Beginn der Unterbrechung eingeschaltet wird, während die Laufzeit erst gestartet wird, nachdem die Unterbrechung beendet wurde.  Die Ablaufsteuerung soll nur während der Laufzeit beim Ansprechen des Klemmschutzes ( S1) und beim Ausschalten (S0) reagieren.  Für die Laufzeit ist eine Aktion mit dem Ausführungsattribut D (für delay) zu verwenden. Die Aktion wird nach der gewählten Zeit t aktiv, sofern der assoziierte Schritt nicht vorher deaktiviert wurde. Zum Beispiel wird mit der Aktion D t#5s | WARTEN die boolesche Variable WARTEN nach 5 s gesetzt, sofern der zugehörige Schritt nicht vorher schon zurückgesetzt wurde. Die Deaktivierung des zugehörigen Schrittes führt zu WARTEN = FALSE.

AUT-PK1-190316 – Aufgaben

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 6/7

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

Aufgabe 9

10 Punkte

Eine IT1-Strecke mit dem Frequenzgang

FS ( j ) 

KS j 1  j T1 

mit asymptotischer Darstellung der Amplitudenkennlinie im Bode-Diagramm ist gegeben (s. Abb.). Hinweise: Die nachfolgenden Teilaufgaben sind unabhängig voneinander lösbar. Für die Bearbeitung benutzen Sie bitte das Arbeitsblatt. A in dB

 in [°]

 in rad/s 9.1

Bestimmen Sie aus der Amplitudenkennlinie die Streckenverstärkung K S (nicht in dB) und die Zeitkonstante T1 .

4

9.2

Ergänzen Sie in dem unteren Teil des Bode-Diagramms auf dem Arbeitsblatt die zugehörige Phasenkennlinie in asymptotischer Darstellung.

3

9.3

Auf den Eingang dieser Strecke wird ein Sinussignal mit xe (t)  xe0  sin( t)

3

gegeben. Am Ausgang der Strecke erhält man xa (t )  xa 0  sin( t   )

Bei welcher Kreisfrequenz g gilt xa 0  xe0 ?

Verwenden Sie für die Ermittlung die Amplitudenkennlinie.

AUT-PK1-190316 – Aufgaben

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 7/7

Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 03/19, AUT, TB, WB

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

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 9.2: A in dB

 in [°]

 in rad/s

AUT-PK1-190316 – Arbeitsblatt

© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH

Seite 1/1

Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

 Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-190316

Datum

16.03.2019

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 Korr...