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Inhalt

Prozess ..................................................................................................... 13

Antriebschnittstelle zwischen NC und Regler ............................................. 2

Prozessleitsteuerung ................................................................................ 13

Automat ...................................................................................................... 2

Pumpe: ..................................................................................................... 13

Automatisierungsprojekt ............................................................................ 2

Pumpe: Axialkolbenpumpe ...................................................................... 13

Automatisierungstechnik ............................................................................ 2

Pumpe: Flügelzellenpumpe ...................................................................... 13

Bahnvorbereitung ....................................................................................... 2

Pumpe: Radialkolbenpumpe .................................................................... 14

Betätigungsmittel ....................................................................................... 2

Pumpe: Zahnradpumpen ......................................................................... 14

Camming ..................................................................................................... 3

Regeln ...................................................................................................... 14

Clarke-Transformation ................................................................................ 3

Rekursionsverfahren (lineare Interpolation) ............................................ 14

Druckventil .................................................................................................. 3 Ebenenmodell der Fertigung ...................................................................... 3

Relais ........................................................................................................ 14

Ecken-Überschleifen ................................................................................... 3

Roboter .................................................................................................... 15

Elektrische Motoren ................................................................................... 4

Ruckbegrenzung ....................................................................................... 15

Resolver ................................................................................................... 14

Elektrischer Antrieb .................................................................................... 4

Schaltüberdeckung................................................................................... 15

Embedded System ...................................................................................... 4

Schleppabstand ........................................................................................ 15

Ferraris-Sensor............................................................................................ 4 Flip-Flop ...................................................................................................... 4

Schließteil................................................................................................. 15 Schrittmotor ............................................................................................. 16

Fluidische Antriebsprinzipien ...................................................................... 5

Schütz....................................................................................................... 16

Fluidische Leistung ...................................................................................... 5

Signal ........................................................................................................ 16

Gearing ....................................................................................................... 5

Slope ........................................................................................................ 16

Geometriedatenverarbeitung ..................................................................... 5

Speicherprogrammierbare Steuerungen .................................................. 16

Gleichstrommotor ...................................................................................... 5

SPS Akkumulator ...................................................................................... 16

Hydraulischer Antrieb ................................................................................. 6

SPS Arbeitsweise (Prozessabbild) ............................................................. 16

Interpolation ............................................................................................... 6

SPS Bauformen......................................................................................... 17

Kolbenantrieb (Hydraulisch/pneumatisch) ................................................. 6

SPS Funktion(FUN) ................................................................................... 17

Kontaktsteuerung ....................................................................................... 7

SPS Funktionsbaustein(FB) ....................................................................... 17

Kurvensteuerung ........................................................................................ 7 Logische Grundfunktionen .......................................................................... 7

SPS Konfiguration ..................................................................................... 17

Look-Ahead ................................................................................................. 8

SPS Programmiersprachen ....................................................................... 17

Manufacturing Execution System (MES) ..................................................... 8

SPS Programmiersystem .......................................................................... 17

Methoden der Steuerungstechnik (Verfahren) ........................................... 8

SPS Programmorganisationseinheit (POE) ............................................... 17

Minimierung von Bool-Funktionen ............................................................. 8

SPS Ressource .......................................................................................... 18

Minterm...................................................................................................... 8 Maxterm ..................................................................................................... 8

SPS Syntax ................................................................................................ 18 SPS Syntax Ablaufsprache (AS) ................................................................. 18

NC-Fräserradiuskorrektur ........................................................................... 9

SPS Syntax Anweisungsliste (AWL) ........................................................... 19

NC-Informationsfluss .................................................................................. 9

SPS Syntax Funktionsbausteinsprache (FBS) ............................................ 19

NC-Beispiel.................................................................................................. 9

SPS Syntax Kontaktplan (KOP) .................................................................. 19

NC-Programmierung ................................................................................. 10

SPS Syntax Strukturierter Text (ST) .......................................................... 20

NC-Programmierung F (Feedrate) Vorschubgeschwindigkeit ................... 10

SPS Syntax Umformung ............................................................................ 20

NC-Programmierung G Wegbedingung..................................................... 10

SPS Syntax Zustandsgraphen (Elementargraph)....................................... 20

NC-Programmierung M (miscellaneous) Hilfsfunktion .............................. 11

SPS Task ................................................................................................... 20

NC-Programmierung N Satznummer ........................................................11

SPS Variable ............................................................................................. 21

NC-Programmierung S Spindeldrehzahl .................................................... 11 NC-Programmierung T (Tool) Werkzeuginformation ................................ 11

Stern-Dreiecksanlauf ................................................................................ 21 Steuern..................................................................................................... 21

NC-Programmierung X,Y,Z Koordinatenangaben ...................................... 11

Steuerstromkreis siehe Stromlaufplan ..................................................... 21

NC-Rechnergestützte Programmierung .................................................... 11

Steuerungsstruktur .................................................................................. 21

SPS Programm.......................................................................................... 17

Netzwerke................................................................................................. 11

Stromlaufplan .......................................................................................... 21

Nocken-/Lochsteuerung ...........................................................................12

System...................................................................................................... 22

Normalform .............................................................................................. 12

Teach-In-Programmierung ....................................................................... 22

Offline-Programmierung ........................................................................... 12

Übersichtschaltplan ................................................................................. 22 Ventile ...................................................................................................... 22

Park-Transformation ................................................................................. 12 Phasing .....................................................................................................12

Ventile: Servo-Ventil ................................................................................ 22

Play-Back-Programmierung ...................................................................... 12

Ventile: Wegeventil .................................................................................. 23

Pneumatischer Antrieb ............................................................................. 12

Verknüpfungstiefe.................................................................................... 23

Programmierhandgerät (online) ............................................................... 12

Vierquadrantenbetrieb ............................................................................ 23 Werkzeugmaschine (WZM) ...................................................................... 23

1

Antriebschnittstelle zwischen NC und Regler

Automat Ein Automat ist ein künstliches System, bei dem ein programmierter Prozess selbsttätig abläuft (nach DIN 19233 ).

Automatisierungsprojekt • Projektmanagement – Projektplanung: Zeit, Kosten, Ressourcen – Projekt-Controlling: Überprüfung der Einhaltung von Terminen, Kosten, Anforderungen – Projektsteuerung: Weitere Ressourcen, Fokussierung, Abbruch – Kommunikation: Präsentationen für Unternehmensführung und Kunden • Technische Realisierung – Projektierung: Auslegung eines Systems auf der Basis bekannter Komponenten – Entwicklung: Entwurf neuer Systeme – Implementierung, Installation • Qualitätssicherung. Phasen eines Automatisierungsprojektes – Qualitätskontrollen durch Messen und Prüfen • Anforderungsanalyse und -spezifikation – Administrative und konstruktive Maßnahmen zur Fehlervermeidung • System- und Softwareentwurf • Weitere Tätigkeiten • Implementierung und Komponententest – Erstellen von Dokumentationen • Integration und Systemtest – Durchführung von Schulungen • Betrieb und Wartung – Verwaltung von Versionen- und Konfigurationen

Automatisierungstechnik Automatisierungstechnik beschreibt die interdisziplinäre Anwendung der Mess‐, Steuerungs‐, Regelungs‐ und Antriebstechnik unter Berücksichtigung der Auswahl geeigneter Hardware und der Anwendung softwaretechnischer Methoden und Vorgehensweisen zur Automatisierung von technischen Systemen

Bahnvorbereitung Reihe aus Funktionen der NC zur Optimierung der Bahnverläufe. Beinhaltet „Ecke n-Überschleifen“, „look-ahead“ und „Ruckbegrenzung“

Betätigungsmittel

2

Camming Elektronische Funktion zur Simulierung einer Kurvenscheibe. Eine Achse als Leitachse (virtuell oder mechanisch) zur Zeitunabhängigen und damit synchronen Ausführung.

Clarke-Transformation

transformiert ein dreiphasiges System einer Drehstrommaschine in ein zweiphasiges System.

Druckventil Druckbegrenzungsventil begrenzen den Druck am Eingang durch das Öffnen des Ausganges gegen eine Rückstellkraft (z.B. Federkraft). Druckminderungsventil halten den Ausgangsdruck auf einem gegenüber dem Eingangsdruck geringerem Druckniveau konstant: Druckstufenventil begrenzen den Eingangsdruck 𝑝𝐸 auf einen Wert, der proportional dem Steuerdruck 𝑝𝑠 ist: 𝑝𝐸 ~𝑝𝑠 𝑝𝐸 ∙ 𝐴1 = 𝑝𝑠 ∙ 𝐴2 Druckgefälleventil vermindern den Ausgangsdruck um einen festen Betrag gegenüber dem Eingangsdruck: 𝐹𝐹 𝑝𝐸 ∙ 𝐴 = 𝑝𝐴 ∙ 𝐴 + 𝐹𝐹 → ∆𝑝 = 𝑝𝐸 − 𝑝𝐴 = = konstant 𝐴 Druckverhältnisventil vermindern den Ausgangsdruck im festen Verhältnis gegenüber dem Eingangsdruck: 𝑝𝐸 𝐴2 = konstant = 𝑝𝐴 𝐴1

Ebenenmodell der Fertigung Leitebene: • Auftragsverwaltung und Systembelegung • Prozessführung und Überwachung • Transportmittelverwaltung • Betriebsmittelverwaltung • Materialfluss- und Lagerverwaltung • Qualitätssicherung • Datensicherung Zellenebene: • Steuerung der Auftragsdurchsetzung • Steuern des Werkzeug- und Werkstückflusses • Datenerfassung • Diagnose

Maschinensteuerungsebene/ Einzelsteuerung: • Bahngenerierung • Steuern und Regeln • Datenerfassung • Diagnose Prozessebene: • Technischer Prozess einschließlich der Sensoren und Aktoren

Ecken-Überschleifen Das Ecken-Überschleifen wird bei Ecken in der Werkstückkontur ohne Bewegungshalt eingesetzt, um die zulässigen Beschleunigungen der Einzelachsen während der Eckfahrt nicht zu überschreiten.

3

Elektrische Motoren

Elektrischer Antrieb Vorteile • Sehr gute Regelbarkeit, weitgehend lineares Übertragungsverhalten, einfache Parametrierung • Hoher Wirkungsgrad • Höhere Genauigkeit • Sehr hohe Dynamik • Niedrige Geräuschentwicklung, weitgehende Wartungsfreiheit

Nachteile • Geringes Leistungsgewicht der Antriebe im Vergleich zur Hydraulik

Embedded System Embedded System bezeichnet einen in einem Gerät integrierten Rechner für Steuerungs-, Regelungs- und Überwachungsaufgaben. Z.B Waschmaschine, Kamera… Besteht aus Digitalen Signalprozessoren, Mikrocontrollern und einem Embedded PC. Ausgelegt auf große Funktionsstabilität(Temperaturbereich) und minimale Kosten d.H. speziell auf Anwendung angepasste Hardware, geringer Platz, Energie und Speicherverbrauch. Merkmale: Keine Standardisierung ( extra Entwicklung) Echtzeitanforderungen (z.B. Kamera) Programmiersprachen: Assembler, C, C++, Java…

Ferraris-Sensor Relativbeschleunigungssensor. Beschleunigte Bewegung eines nicht magnetischen, elektrisch leitfähigen Körpers in einem permanenterregten Magnetfeld induziert eine Spannung in der Empfängerwicklung 𝑢 ~ 𝑣 󰇗

Flip-Flop Schaltteil, welches den vorherigen Zustand speichert. S=Set R=Reset C=Clock

4

Fluidische Antriebsprinzipien Benutzte Medien: Wasser/Öl (Hydraulik) oder Luft (Pneumatik)

Fluidische Leistung 𝑃𝑓𝑙 = ∆𝑝 ∙ 𝑄 wobei 𝑄 = Volumenstrom und ∆𝑝 = Druckniveau

1bar = 105 ∙

J m³

Gearing Elektronische Funktion, simuliert ein Getriebe. Eine Leitachse mit konstanter Geschwindigkeit dient als Orientierung für die anderen Achsen. Verhältnis von den Nutzbewegungen zu Leitachse ist vorgegeben.

Geometriedatenverarbeitung Reihe von Funktionen die im NC Programm aus den Konstruktionsvorgaben Lagesollwerte berechnen Teile davon sind, Bahnvorbereitung (Ecken-Überschleifen, Look-ahead, Ruckbegrenzung), Bahnausführung (Interpolation, Transformation, Slope) und die Lageeinstellung (Vorsteuern)

Gleichstrommotor

Aus Gleichung (1-3) ergeben sich als Möglichkeiten zur stufenlosen Drehzahlbeeinflussung : • Feldverstellungsbereich durch Veränderung von 𝜙  ∆𝑛 ca. 1 : 3 … 4, bei Asynchronantrieben ca. 1 : 10), • Spannungsverstellungsbereich durch Veränderung der Klemmenspannung 𝑈𝐾 (begrenzt durch endliche Spannungsquelle und steigender induzierter Gegenspannung sowie ohmscher Verluste bei steigender Drehzahl) Eine Beeinflussung des Drehmoments kann gemäß (2) erfolgen über: - den Ankerstrom 𝑖𝐴 - den magnetischen Fluss 𝜙

5

Hydraulischer Antrieb Energieübertragung (also auch Signale) über eine Flüssigkeit (Wasser oder Öl) Vorteile Hydraulik Nachteile Hydraulik • hohe Wirtschaftlichkeit durch zentrale Druckversorgung • Hin- und Rückleitungen erforderlich • hohe Anforderungen an Dichtung (Drücke 10 − 1000 bar) • einfacher Überlastschutz • Anfahren unter Volllast • hohe Verluste (Leckage, Reibung) • hohe Lebensdauer der Geräte durch Selbstschmierung • Niedrige Strömungsgeschwindigkeiten (bis 3 m/s) • rasche Bewegungsumkehr • hoher Fertigungsaufwand, dadurch hohe Anlagenkosten • einfache, stufenlose Verstellung und Regelung von Kraft und • Änderung der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit bei Geschwindigkeit Temperatur und Druckschwankungen • keine elektrische Kontaktfunktion z.B. in explosionsgefährdeter • keine absolute Synchronität von Bewegungsvorgängen Umgebung wegen nichtlinearem Verhalten • Große Kräfte und Leistungen bei geringem Bauraum und Gewicht

Interpolation • Direkte Funktionsberechnung (in CNC übliche Form, Funktionsgleichung für die Koordinatenwerte mit laufendem Parameter) • Rekursive Funktionsberechnung (auf den jeweils vorherigen Funktionswert wird ein neues Delta addiert) • Suchschrittverfahren. Jeweils einen Schritt in die Richtung machen, in der der Abstand zur Sollbahn am größten ist. Wegen V nicht konst. Bei Bahnsteuerungen nicht im Gebrauch Bei Bahnsteuerungen ist eine Rücktransformation vom Raumbezogenen in die achsbezogenen Koordinatenwerte unabdingbar. Interpolation in Raumkoordinaten: Bei einer Punkt-zu-Punktsteuerung (z .B. Punktschweißroboter) kann auf die aufwendige Transformationsrechnung verzic...