AUT-PK1-190615 - Klausur PDF

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Mantelbogen , Prüfungsleistung 06 /19, AUT© 2019 HFH · Hamburger Fern-Hochschule GmbH XX00-AUT-PK1-1 90615Bitte ankreuzen **!**  Prüfungsleistung  Studienleistung  TB 00 -AUT-PK1-1 90615  WB 00 -AUT-PK1-1 90615Name, Vorname Matrikel-Nr.Studienzentrum StudiengangModul Automatisierungstechnik Dat...

Description

Bitte ankreuzen !

 Studienleistung

 Prüfungsleistung  TB00-AUT-PK1-190615

 WB00-AUT-PK1-190615

Name, Vorname Matrikel-Nr. Studienzentrum Studiengang Modul

Automatisierungstechnik

Datum

15.06.2019

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 06/19, AUT

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XX00-AUT-PK1-190615

Mantelbogen, Prüfungsleistung 06/19, Automatisierungstechnik Aufgabe

Bewertung

max. Punktezahl

HFH · Hamburger Fern-Hochschule

1. Teil

2. Teil

1

2

3

4

5

6

7

8

9

15

5

10

10

5

10

20

10

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-PK1-190615 – Mantelbogen

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Seite 4

Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

 Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-190615

Datum

15.06.2019

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 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

15

5

10

10

5

10

20

10

15

100

Viel Erfolg!

Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT, TB, WB

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1. Teil der Klausur — Hilfsmittel: Taschenrechner —

Aufgabe 1

15 Punkte

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

Wandeln Sie die Dezimalzahl Z Dez.  167 10 in eine Dualzahl Z Dual um.

2

1.2

Ermitteln Sie von der Dualzahl ZDual 110011,1112 die zugehörige Dezimalzahl Z Dez. .

2

1.3

Berechnen Sie im 5Bit-Dualzahlensystem mit Zweierkomplement den Ausdruck 14  15 .

5

1.4

Wandeln Sie die Dezimalzahl Z Dez.  3,710 in eine Dualzahl Z Dual mit maximal 4 Stellen hinter dem Komma um.

3

1.5

Ermitteln Sie von der Dualzahl Z Dual  10101010 2 den BCD-Code.

3

Aufgabe 2

5 Punkte

Gegeben ist die Schaltungsgleichung

y  ab  (b  d )c  a(b  c) Realisieren Sie die Schaltungsgleichung mit einem Logikplan.

AUT-PK1-190615 – Aufgaben

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT, TB, WB

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Aufgabe 3

10 Punkte

Gegeben ist eine vierstellige Dualzahl [ x3 x2 x1 x0 ], wobei x0 das niederwertigste Bit ist. Die Dualzahl soll den BCD-Code enthalten. Es können jedoch auch größere Werte vorkommen. Mit einer Schaltungsgleichung y  f  x3 x2 x1 x0  soll festgestellt werden, wann der BCD-Code überschritten wird (mit y  1 ). 3.1

Tragen Sie in die Funktionstabelle des Arbeitsblatts die Werte für y ein.

3

3.2

Bilden Sie die Schaltungsgleichung durch disjunktive Verknüpfung der Vollkonjunktionen.

3

3.3

In welcher Beziehung steht die Schaltungsgleichung

4

u  g x3 x2 x1 x0   x3 x1 x2 

zu der von Ihnen in Teilaufgabe 3.2 ermittelten Schaltungsgleichung. Um dies festzustellen, tragen Sie bitte die Funktionswerte von u  g x3 x2 x1 x0  in die letzte Spalte der Funktionstabelle ein.

Aufgabe 4

10 Punkte

Bei einer Fahrstuhlsteuerung sollen die Signale S1 bis S7 der Ruftaster in den 7 Stockwerken in eine dreistellige Dualzahl ( x2 x1 x0 ) mit einem Logikplan umgesetzt werden. S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

Signal

x2

x1

x0

S1=S2=S3=S4=S5=S6=S7=0 S1 = 1

0

0

0

0 0

0 1

1 0

0 1

1 0

1 0

1

0

1

1 1

1 1

0 1

S2 = 1 S3 = 1 S4 = 1 S5 = 1

Logikplan

S6 = 1 S7 = 1

Dabei gilt die in der Tabelle angegebene Zuordnung. 4.1

Realisieren Sie den Logikplan mit entsprechenden logischen Grundbausteinen. Hinweis: Es ist davon auszugehen, dass jeweils nur ein Signal den Wert 1 annimmt.

9

4.2

Mit welchem Logischen Baustein könnte man mit der Ausgangsgröße y = 1 erkennen, ob nur eine von zwei Ruftastern betätigt wurde? Geben Sie das Funktionssymbol an.

1

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Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 06/19, 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 3.1:

AUT-PK1-190615 – Arbeitsblatt

x3

x2

x1

x0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

y

u

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT, TB, WB

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2. Teil der Klausur — mit Hilfsmitteln —

Aufgabe 5

5 Punkte

Setzen Sie den angegebenen Logikplan in eine Anweisungsliste (AWL) einer SPS um. Für eventuell benötigte Merker sind die Bezeichnungen M1, M2, M3 usw. zu verwenden. Hinweis: Im SB 3, Seite 34 sind in Tabelle 1.3 die Operatoren für eine AWL gegeben.

Aufgabe 6 Von einem unbekannten Regler wurde die Antwort y(t) auf den Eingangssprung e(t) aufgenommen, siehe Abb. rechts.

10 Punkte 2.5

y(t) 2

1.5

e(t)

1

0.5

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

t/s

6.1

Um welchen Reglertyp handelt es sich hierbei?

2

6.2

Bestimmen Sie aus der Aufzeichnung die Parameter des Reglers.

3,5

6.3

Geben Sie die Übertragungsfunktion des Reglers mit Zahlenwerten an.

2,5

6.4

Was sind die wesentlichen Vorteile dieses Reglers?

2

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT, TB, WB

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Aufgabe 7

20 Punkte

Schreiben Sie ein SPS-Programm in der grafischen Ablaufsprache (AS), das die Steuerung der im Folgenden beschriebenen Ampelanlage realisiert. Technologieschema: Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung befindet sich die Anlage im Initialisierungszustand, bei dem die Fußgänger- und Fahrzeugampeln ausgeschaltet sind.

Fußgängerampel

Fahrzeugampel

S1

Wird eine der beiden Taster S1 oder S2 betätigt, sind folgende Schaltvorgänge zu veranlassen:   

 

Schritt 1: Fußgängerampeln auf rot und Fahrzeugampeln auf grün schalten. Schritt 2: Nach 30 s Fahrzeugampeln auf „grün aus und gelb ein “ schalten. S2 Schritt 3: Nach weiteren 3 s Fahrzeugampeln auf „gelb aus und rot ein“ sowie Fußgängerampeln auf „rot aus und grün ein“ schalten. Schritt 4: Nach weiteren 13 s Fußgängerampeln auf „grün aus und rot ein“ setzen, während bei den Fahrzeugampeln zusätzlich gelb einzuschalten ist. Schritt 5: Nach weiteren 3 s Fahrzeugampeln auf „rot/gelb aus und grün ein“ schalten.

Wird im Verlauf von weiteren 60 s kein Taster betätigt, werden die Fußgänger- und Fahrzeugampeln ausgeschaltet, und die Steuerung kehrt in den Initialisierungszustand zurück, andernfalls beginnt der Ampelzyklus von Neuem. Hinweis: Für Wartezeiten 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 und dann solange der Schritt aktiv ist. Zum Beispiel wird mit der Aktion D t#5s

T

Eingang

Meldung

S1 S2

Taster gedrückt: S1 = 1 Taster gedrückt: S2 = 1

Ausgang

Aktion

A1 A2

Fahrzeugampeln grün ein mit A1 = 1 Fahrzeugampeln gelb ein mit A2 = 1

die boolsche Variable T nach 5 s gesetzt (mit den A3 genannten Voraussetzungen). Verwendet man T für die A4 Transitionsbedingung nach diesem Schritt, so ist sie A5 nach 5 s erfüllt und der Schrittwechsel erfolgt.

AUT-PK1-190615 – Aufgaben

Fahrzeugampeln rot ein mit A3 = 1 Fußgängerampeln grün mit A4 = 1 Fußgängerampeln rot mit A5 = 1

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT, TB, WB

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Aufgabe 8

10 Punkte

Gegeben ist der dargestellte Regelkreis mit einem PI-Regler 1  pTN , GR ( p)  KR pTN einer Strecke GS ( p) , deren Übertragungsfunktion hier nicht von Interesse ist, und einer sogenannten Vorsteuerung, mit der die Führungsgröße w über einen P-Block mit K V direkt der Strecke subtraktiv zugeführt wird.

Abb. a Um die Wirkung dieser Vorsteuerung besser erkennen zu können, werden nachfolgende Blockschaltbildumwandlungen 8.1-8.2 vorgenommen, wobei für GR noch nicht die Übertragungsfunktion einzusetzen ist. 8.1

Mittlere Summationsstelle zum Eingang hin verschieben (s. Abb. a).

3

Abb. b Geben Sie die sich hierbei ergebende Übertragungsfunktion G1 ( p) an. 8.2

Zusammenfassen der beiden Eingangspfade zu einem Ersatzblock G2 ( p) (s. Abb. b).

3

Abb. c Geben Sie die Übertragungsfunktion des Ersatzblockes G2 ( p) an. AUT-PK1-190615 – Aufgaben

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Klausuraufgaben, Prüfungsleistung 06/19, AUT, TB, WB

8.3

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Nunmehr wird die Übertragungsfunktion für den Regler eingesetzt und außerdem die Festlegung

4

KV  KR getroffen. Ermitteln Sie die Übertragungsfunktion G2 ( p) mit einem gemeinsamen Nenner.

Aufgabe 9

15 Punkte

Im Bode-Diagramm sind die asymptotischen Amplituden- und Phasenkennlinien vom Regler (ausgezogen) und der Strecke (gestrichelt) eines Regelkreises dargestellt.

A in dB

 in [°]

 in rad/s 9.1

Zeichnen Sie möglichst farbig (nicht rot) die Amplituden- und die Phasenkennlinie des offenen Regelkreises GO  GR  GS in das Bode-Diagramm auf dem Arbeitsblatt.

5

9.2

Welche Phasenreserve  R besitzt dieser Regelkreis? Wie groß ist hier die Durchtritts-

4

kreisfrequenz D ? 9.3

Die Phasenreserve soll auf R  30 (Ablesegenauigkeit) verkleinert werden. Um welchen

6

Faktor k (nicht in dB) ist die Reglerverstärkung K R zu verändern?

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Arbeitsblatt, Prüfungsleistung 06/19, 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

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Modul

Automatisierungstechnik

Art der Leistung

 Prüfungsleistung

Klausur

XX00-AUT-PK1-190615

Datum

15.06.2019

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 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

03.07.2019 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...