Date post: | 12-Aug-2019 |
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Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 3
1.1 Definition einiger Grundbegriffe1.1 1.1 Definition einiger GrundbegriffeDefinition einiger Grundbegriffe
Technischer Prozess
Prozessautomatisierung
Echtzeitsystem
Automatisierungsrechner
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 4
Technischer ProzessTechnischer ProzessTechnischer Prozess
Definition 1:Ein technischer Prozess ist ein Vorgang durch den Materie,Energie oder Information in ihrem Zustand verändert wird.Diese Zustandsänderung kann beinhalten, dass ein Anfangs-zustand in einen Endzustand überführt wird.
Definition 1:Definition 1:Ein technischer Prozesstechnischer Prozess ist ein Vorgang durch den Materie,Energie oder Information in ihrem Zustand verändert wird.Diese Zustandsänderung kann beinhalten, dass ein Anfangs-zustand in einen Endzustand überführt wird.
Vorgang, Ablauf, GeschehenVorgang, Ablauf, Geschehen
Endzustandvon Materie,Energie oderInformation
TECHNISCHERPROZESS
in einemtechnischen System
Anfangs-zustand
von Materie,Energie oderInformation
UmwandlungUmwandlung
TransportTransport
SpeicherungSpeicherung
bedeutet Materie-, Energie- oder Informationsflussbedeutet Materie-, Energie- oder Informationsfluss
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 5
Beispiele zur Definition des Begriffs “Technischer Prozess“
Beispiele zur Beispiele zur Definition des Definition des Begriffs Begriffs “Technischer “Technischer Prozess“Prozess“
Anfangszu-stand
Technischer Prozess ineinem technischen System
Endzustand
niedrige Raum-temperatur
Wärmevorgänge bei derBeheizung einesWohnhauses mit einerÖlheizungsanlage
erhöhte Raumtemperatur
verschmutzteWäsche
Waschvorgang in einerWaschmaschine
saubere Wäsche
unsortiertePakete
Transport- undVerteilvorgänge bei einerPaketverteilanlage
nach Zielorten sortierte Pa-kete
fossile oderKernbrennstoffe
Energie-Umwandlungs- undErzeugungsvorgänge ineinem Kraftwerk
elektrischer Strom
einzulagerndeTeile
Lagervorgänge in einemHochregallager
zu Kommissionen zusam-mengestellte Teile
Zug in Ort A Verkehrsablauf bei der Fahrteines Zuges
Zug in Ort B
monomererStoff
Vorgänge in einemchemischen Reaktor
polymerer Stoff
ungeprüftesGerät
Prüfabläufe in einem Prüffeld geprüftes Gerät
Teile ohne Boh-rung
Bohrvorgang bei einerBohrmaschine
Teile mit Bohrung
Schadstoffe inder Luft
Vorgänge in einem Systemzur Schadstoffüberwachungder Luft
Informationen über Schad-stoffkonzentrationen werdenin der Überwachungszen-trale angezeigt
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 6
Definition 2: DIN 66201
Ein Prozeß ist eine Gesamtheit von aufeinander einwirkendenVorgängen in einem System durch die Materie, Energie oderInformation umgeformt oder gespeichert wird.Ein technischer Prozess ist ein Prozess, dessen physikalischeGrößen mit technischen Mitteln erfasst und beeinflusst werden.
Definition 2:Definition 2: DIN 66201DIN 66201
Ein Prozeß ist eine Gesamtheit von aufeinander einwirkendenVorgängen in einem System durch die Materie, Energie oderInformation umgeformt oder gespeichert wird.Ein technischer Prozess ist ein Prozess, dessen physikalischeGrößen mit technischen Mitteln erfasst und beeinflusst werden.
Technische ProzesseTechnische Prozesse
einfach bis sehr komplexunterschiedliche Teilprozesse werden zu einem Gesamtprozeßvereinigt
Waschmaschine, WalzwerkWaschmaschine, Walzwerk
Auto mit KFZAuto mit KFZ--ElektronikElektronik
TECHNISCHER PROZESS
in einem technischenSystem
Einfluss-größen
Ergebnis-größen
Materie-,Energie- oderInformations-zufluss
Materie-,Energie- oderInformations-abfluss
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 7
Technisches System mit technischem ProzessTechnisches System mit technischem ProzessTechnisches System mit technischem Prozess
TechnischerProzess
Technisches System
(Gerät, Maschineoder technische Anlage)
Prozess-eingangs-größen Prozess-
ausgangs-größen
Materie-, Energie-oder Informations-zufluss
Materie-,Energie-oderInformations-abfluss
Stell-signale
Informationenzur Prozess-beeinflussung
Prozess-ergebnis-Informationen
Mess-Signale
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 8
Beispiel für eine technische Anlage mit technischem Prozess
Beispiel für eine Beispiel für eine technische Anlage technische Anlage mit technischem mit technischem ProzessProzess
Füllen Reak-tion
Ent-leeren
Abführen desReaktions-produktsStoff C
ZuführenStoff A
ZuführenStoff B
Technischer Prozess
Stoff A
Stoff B
Stellsignale
Stoff C
Mess-Signale
Technische Anlage
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 9
Definition einiger GrundbegriffeDefinition einiger GrundbegriffeDefinition einiger Grundbegriffe
Technischer Prozess
Prozessautomatisierung
Echtzeitsystem
Automatisierungsrechner
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 10
ProzessautomatisierungProzessautomatisierungProzessautomatisierung
= Prozess + automatisieren = Prozess + automatisieren
AutomatAutomat = selbsttätig arbeitende technische Systeme= selbsttätig arbeitende technische Systeme
Zigarettenautomat,Zigarettenautomat,
FahrkartenautomatFahrkartenautomat
AutomatisierungAutomatisierung= Maschinen, Anlagen, Einrichtungen in die Lage
versetzen, selbsttätig zu arbeiten= Maschinen, Anlagen, Einrichtungen in die Lage
versetzen, selbsttätig zu arbeiten
Büroautomatisierung,Büroautomatisierung,
Verkehrsautomatisierung,Verkehrsautomatisierung,
Bahnautomatisierung,Bahnautomatisierung,
ProzessautomatisierungProzessautomatisierung
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 11
Automatisierung technischer ProzesseAutomatisierung technischer Prozesse
Prozessautomatisierungssystem =Prozessautomatisierungssystem =
technisches System mit technischem Prozess
+ Rechner- und Kommunikationssystem
+ Prozessbedienpersonal
technisches System mit technischem Prozess
+ Rechner- und Kommunikationssystem
+ Prozessbedienpersonal
Prozessautomatisierung =Prozessautomatisierung =
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 12
Aufbau eines Aufbau eines ProzessautomatiProzessautomati--sierungssystemssierungssystems
Rechner- und Kommunikations-system (beinhaltend z.B.speicherprogrammierbareSteuerungen (SPS), Industrie-PCs,Mikrocontroller, Bussysteme usw.
Technisches System (technischesProdukt oder technische Anlage),in welchem ein technischer Prozessabläuft
Menschen(Prozesspersonal) zur
Leitung und Bedienungdes technischenProzesses, sowiezum Eingreifen in
Ausnahmesituationen
Prozess-ergebnis
Prozessbe-einflussung
Signale zurSteuerung destechnischenProzesses
Signaleaus demtechnischenProzess
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 13
Unterschiedliche BetrachtungsweisenUnterschiedliche BetrachtungsweisenUnterschiedliche Betrachtungsweisen
Prozessautomatisierungssystem
Zielvorstellung ist Automatisierung der Vorgänge des technischenProzesses mit Hilfe von entsprechenden Informationsverarbeitungs-einheiten
Mensch gibt nur noch Wünsche an das Betriebsergebnis vor
Prozessautomatisierungssystem
Zielvorstellung ist Automatisierung der Vorgänge des technischenProzesses mit Hilfe von entsprechenden Informationsverarbeitungs-einheiten
Mensch gibt nur noch Wünsche an das Betriebsergebnis vor
Prozessleitsystem
Zielvorstellung ist Leitung des Ablaufs des technischen Prozessesdurch den Menschen, wobei er durch den automatisierten Ablaufeinzelner Vorgänge unterstützt wird
Leiten bedeutet Steuern und Regeln
Prozessleitsystem
Zielvorstellung ist Leitung des Ablaufs des technischen Prozessesdurch den Menschen, wobei er durch den automatisierten Ablaufeinzelner Vorgänge unterstützt wird
Leiten bedeutet Steuern und Regeln
Prozessinformatik
Zielvorstellung ist Automatisierungssoftwaresystem
Echtzeitsystem
Prozessinformatik
Zielvorstellung ist Automatisierungssoftwaresystem
Echtzeitsystem
Automatisierung des technischen Automatisierung des technischen Prozesses im VordergrundProzesses im Vordergrund
Bedienung im VordergrundBedienung im Vordergrund
RechnerRechner-- und und KommunikationsKommunikations--systemsystem im Vordergrundim Vordergrund
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 14
Unterscheidung nach Art der zu automatisierendentechnischen ProzesseUnterscheidung nach Art der zu automatisierendenUnterscheidung nach Art der zu automatisierendentechnischen Prozessetechnischen Prozesse
- Verfahrensprozessautomatisierung
- Fertigungsprozessautomatisierung
- Verfahrensprozessautomatisierung
- Fertigungsprozessautomatisierung
Unterscheidung nach Art des EinsatzesUnterscheidung nach Art des EinsatzesUnterscheidung nach Art des Einsatzes
- Produktautomatisierung
- Anlagenautomatisierung
- Produktautomatisierung
- Anlagenautomatisierung
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 15
Definition einiger GrundbegriffeDefinition einiger GrundbegriffeDefinition einiger Grundbegriffe
Technischer Prozess
Prozessautomatisierung
Echtzeitsystem
Automatisierungsrechner
Technischer Prozess
Prozessautomatisierung
Echtzeitsystem
Automatisierungsrechner
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 16
Prozessautomatisierungssystem als EchtzeitsystemProzessautomatisierungssystem als EchtzeitsystemProzessautomatisierungssystem als Echtzeitsystem
Rechner- undKommunika-tionssystem
TechnischerProzess in einertechnischenAnlage
Sensorsignale
Steuersignale
Menschen
Uhrzeit Uhrzeit
äußereEinflüsse
BedienpersonalBedienpersonal
RechnerRechner-- und und KommunikationssystemKommunikationssystem
Technische ProzessTechnische Prozess
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 17
EchtzeitsystemEchtzeitsystemEchtzeitsystem
Definition: DIN 44300
Echtzeitbetrieb ist der Betrieb eines Rechnersystems, bei demProgramme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebs-bereit sind, derart, dass die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. Die Daten können je nach Anwendungsfall nach einer zufälligen,zeitlichen Verteilung oder zu bestimmten Zeitpunkten auftreten.
Definition:Definition: DIN 44300DIN 44300
EchtzeitbetriebEchtzeitbetrieb ist der Betrieb eines Rechnersystems, bei demProgramme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebsständig betriebs--bereitbereit sind, derart, dass die VerarbeitungsergebnisseVerarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbarvorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. Die Daten können je nach Anwendungsfall nach einer zufälligen,zeitlichen Verteilung oder zu bestimmten Zeitpunkten auftreten.
Hardware/Softwaresystem
Datenempfang, Datenverarbeitung, Weitergabe der Daten an den Prozess innerhalb der definierten Zeitspanne
externe Ereignisse
Priorisierung der Bearbeitung
Hardware/Softwaresystem
Datenempfang, Datenverarbeitung, Weitergabe der Daten an den Prozess innerhalb der definierten Zeitspanne
externe Ereignisse
Priorisierung der Bearbeitung
Eigenschaften eines EchtzeitsystemEigenschaften eines EchtzeitsystemEigenschaften eines Echtzeitsystem
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 18
Anforderungen an EchtzeitsystemeAnforderungen an EchtzeitsystemeAnforderungen an Echtzeitsysteme
Rechtzeitigkeitzur richtigen Zeit reagieren
RechtzeitigkeitRechtzeitigkeitzur richtigen Zeit reagieren
Gleichzeitigkeitauf mehrere Dinge gleichzeitig reagieren
GleichzeitigkeitGleichzeitigkeitauf mehrere Dinge gleichzeitig reagieren
Verlässlichkeitzuverlässig, sicher, verfügbar
VerlässlichkeitVerlässlichkeitzuverlässig, sicher, verfügbar
Vorhersehbarkeitalle Reaktionen müssen planbar und deterministisch sein
VorhersehbarkeitVorhersehbarkeitalle Reaktionen müssen planbar und deterministisch sein
nicht zu früh, nicht zu spätnicht zu früh, nicht zu spät
parallele Abläufeparallele Abläufe
wichtiger Kaufgrundwichtiger Kaufgrund
nachvollziehbar im Fehlerfallnachvollziehbar im Fehlerfall
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 19
Definition einiger GrundbegriffeDefinition einiger GrundbegriffeDefinition einiger Grundbegriffe
Technischer Prozess
Prozessautomatisierung
Echtzeitsystem
Automatisierungsrechner
Technischer Prozess
Prozessautomatisierung
Echtzeitsystem
Automatisierungsrechner
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 20
Eigenschaften von AutomatisierungsrechnernEigenschaften von Automatisierungsrechnern
Daten zeitgerecht erfassen, verarbeiten und ausgebenEin- und Ausgabe von Prozess-Signalen (elektrische Signale)Verarbeitung von Zahlen, Zeichen und Bits
Daten zeitgerecht erfassen, verarbeiten und ausgebenEin- und Ausgabe von Prozess-Signalen (elektrische Signale)Verarbeitung von Zahlen, Zeichen und Bits
Entwicklungslinien von AutomatisierungsrechnernEntwicklungslinien von Automatisierungsrechnern
Speicherprogrammierbare SteuerungenMikrocontrollerPersonal Computer (PC)Prozessleitsysteme
Speicherprogrammierbare SteuerungenMikrocontrollerPersonal Computer (PC)Prozessleitsysteme
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 21
Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)
urspünglich Ersatz für Relais- und Schützensteuerung
(1-Bit-Rechner)
heute große Leistungspalette bis hin zur Steuerung großer
Maschinenverbunde
Programmierung durch spezielle Programmiergeräte mit Hilfe
von Kontaktplan oder über Funktionsplan
urspünglich Ersatz für Relais- und Schützensteuerung
(1-Bit-Rechner)
heute große Leistungspalette bis hin zur Steuerung großer
Maschinenverbunde
Programmierung durch spezielle Programmiergeräte mit Hilfe
von Kontaktplan oder über Funktionsplan
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 22
Mikrocontroller (EinMikrocontroller (Ein--ChipChip--Computer)Computer)
Hochintegrierte Bausteine
Einsatz für Massenprodukte
Aufbau ausStandard-MikroprozessorDatenspeicher/ ProgrammspeicherBus-Schnittstellen
Prozess-Signal-Schnittstellen
Programmierung über Entwicklungssysteme
Hochintegrierte Bausteine
Einsatz für Massenprodukte
Aufbau ausStandard-MikroprozessorDatenspeicher/ ProgrammspeicherBus-Schnittstellen
Prozess-Signal-Schnittstellen
Programmierung über Entwicklungssysteme
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 23
PersonalPersonal--Computer (PC)Computer (PC)
für rauhe Umgebung Einsatz von Industrie-PCs
einsteckbare Leiterplatten zum Anschluss von
elektrischen Prozess-Signalen
optischen Prozess-Signalen
Bussystemen
Programmierung in Hochsprache
Einsatz von Echtzeitbetriebssystemen
als einziges Betriebssystem
zusätzlich zu Standard-Betriebssystemen
für rauhe Umgebung Einsatz von Industrie-PCs
einsteckbare Leiterplatten zum Anschluss von
elektrischen Prozess-Signalen
optischen Prozess-Signalen
Bussystemen
Programmierung in Hochsprache
Einsatz von Echtzeitbetriebssystemen
als einziges Betriebssystem
zusätzlich zu Standard-Betriebssystemen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 24
Prozessleitsysteme (PLS)Prozessleitsysteme (PLS)
Verteilte, über Bus-Systeme verbundene
Rechnersysteme
Einsatz von vorkonfektionierten, vom Hersteller des PLS
entwickelten Programmbausteinen
Konfigurierung durch Anwender
Kopplung mit SPS-Rechnern
Verteilte, über Bus-Systeme verbundene
Rechnersysteme
Einsatz von vorkonfektionierten, vom Hersteller des PLS
entwickelten Programmbausteinen
Konfigurierung durch Anwender
Kopplung mit SPS-Rechnern
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 25
1.2 Automatisierungsgrad und Rechner-einsatzarten
1.2 Automatisierungsgrad und Rechner1.2 Automatisierungsgrad und Rechner--einsatzarteneinsatzarten
Definition des AutomatisierungsgradesDefinition des Automatisierungsgrades
Bandbreite: Automatisierungsgrad nullbis vollautomatischer Betrieb
Bandbreite: Automatisierungsgrad nullbis vollautomatischer Betrieb
RechnereinsatzartenRechnereinsatzarten
off-line-Betrieb (Betrieb mit indirekter Prozesskopplung) mit demgeringsten Automatisierungsgrad
online-/open-loop-Betrieb (offen prozessgekoppelter Betrieb) füreinen mittleren Automatisierungsgrad
online-/closed-loop-Betrieb (geschlossener prozessgekoppelter Betrieb) für einen hohen Automatisierungsgrad
offoff--lineline--BetriebBetrieb (Betrieb mit indirekter Prozesskopplung) mit demgeringsten Automatisierungsgrad
onlineonline--//openopen--looploop--BetriebBetrieb (offen prozessgekoppelter Betrieb) füreinen mittleren Automatisierungsgrad
onlineonline--//closedclosed--looploop--BetriebBetrieb (geschlossener prozessgekoppelter Betrieb) für einen hohen Automatisierungsgrad
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 26
Betrieb einer Betrieb einer technischen Anlage technischen Anlage mit Prozesspersonal mit Prozesspersonal
undundBetriebsleitung Betriebsleitung
(ohne (ohne Rechnereinsatz)Rechnereinsatz)
Betriebsab-rechnung
BetriebsleitungAufträge
Anwen-dungenfür dieProzess-führung
Betriebs-protokoll
Prozess-personal
Steuer- undRegelgeräte
Hand-stell-geräte
Anzeigegeräteund Schreiber
Technische Anlage
keine keine AutomatiAutomati--sierungsierung
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 27
OffOff--lineline--EinsatzEinsatz eines eines Rechners (indirekt Rechners (indirekt
gekoppelter Betrieb)gekoppelter Betrieb)
Geringe Geringe AutomatiAutomati--sierungsierung, ,
keine keine Kopplung Kopplung
zum zum technischen technischen
ProzessProzess
Betriebsleitung Aufträge
Prozess-personal
Steuer- undRegelgeräte
Hand-stell-geräte
Anzeigegeräteund Schreiber
Technische Anlage
Off-line-Rechner Anwei-
sungenfür dieProzess-führung
Betriebs-protokoll
Eingabe,Betriebsarten,Anweisungen
Eingaben desBetriebs-protokolls
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 28
OnOn--lineline--//OpenOpen--looploop--BetriebBetrieb
eines eines RechnersystemsRechnersystems
Mittlere Mittlere Automatisierung,Automatisierung,Datenerfassung Datenerfassung
vom technischen vom technischen ProzessProzess
BetriebsleitungAufträge
Prozess-personal
Steuer- undRegelgeräte
Hand-stell-geräte
Technische Anlage
Betriebs-protokoll
Anweisungen
Betriebs-überwachung
Rechner-System
Warte
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 29
Aufträge
Technische Anlage
Betriebs-protokoll
Rechner- und Kommunikationssystem
NotsteuerungNotinstrumente
Betriebsleitungund Überwachung
OnOn--lineline--//closedclosed--looploop--BetriebBetrieb eines eines
RechnersystemsRechnersystems
Hohe Hohe AutomatiAutomati--sierungsierung, ,
Datenerfassung Datenerfassung und und
Beeinflussung Beeinflussung des technischen des technischen
ProzessesProzesses
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 30
Arten von Automatisierungssystemen
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Arten von Automatisierungssystemen
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
1.3 Automatisierung technischer Produkteund Anlagen
1.3 Automatisierung technischer Produkte1.3 Automatisierung technischer Produkteund Anlagenund Anlagen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 31
Arten von AutomatisierungssystemenArten von AutomatisierungssystemenArten von Automatisierungssystemen
ProduktautomatisierungProduktautomatisierung
AnlagenautomatisierungAnlagenautomatisierung
Prozessautomatisierungssyteme, bei denen der technische Prozess in einem Gerät oder einer einzelnen Maschine abläuft.
Prozessautomatisierungssyteme, bei denen der technische Prozess in einem Gerät oder einer einzelnen Maschine abläuft.
hohe Stückzahlenhohe Stückzahlen
Prozessautomatisierungssysteme, bei denen der technische Prozessaus einzelnen Teilvorgängen (Teilprozessen) besteht, die auf größeren, z.T. auch räumlich ausgedehnten technischen Anlagen ablaufen.
Prozessautomatisierungssysteme, bei denen der technische Prozessaus einzelnen Teilvorgängen (Teilprozessen) besteht, die auf größeren, z.T. auch räumlich ausgedehnten technischen Anlagen ablaufen.
EinmalsystemeEinmalsysteme
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 32
Beispiele für die beiden Arten von Prozessautomati-sierungssystemen
Beispiele für die beiden Arten von Prozessautomati-sierungssystemen
Beispiele für Produkte bei der Pro-duktautomatisierung
Beispiele für technische Anlagen beider Anlagenautomatisierung
HeizungssystemeWaschmaschinenNähmaschinenKüchengeräte (z.B. Spülmaschinen,Mikrowellengeräte usw.)Fernsehgeräte, RadiosFilmkamerasAlarmanlagenSpielzeugeNavigationssystemeAnrufbeantworterMusikinstrumenteWerkzeugmaschinenMessgeräteKraftfahrzeuge mit den TeilsystemenMotor, Getriebe, ABS, Abstands-warnsystem, Fahrtplanung usw.usw.
Kraftwerksanlagen (Dampferzeuger,Turbinen, Generatoren)EnergieversorgungsnetzeHochregallagerPaketverteilanlagenChemische ReaktorenVerfahrenstechnische AnlagenStahlerzeugungsanlagenWalzwerksanlagenSchienenverkehrssysteme(Fernbahnen,Stadtbahnen, U-Bahnen)Straßenverkehrs-Ampel-AnlagenGasversorgungsanlagenKlär- und WasserwerkeGebäude- und haustechnischeAnlagenLabors und PrüffelderUmwelt-Messanlagenusw.
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 33
Arten von Automatisierungssystemen
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Arten von Automatisierungssystemen
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Automatisierung technischer ProdukteAutomatisierung technischer Produkteund Anlagenund Anlagen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 34
Struktur eines Prozessautomati-sierungssystems
bei einer einfachen
Produktautomati-sierung
Struktur eines Struktur eines ProzessautomatiProzessautomati--sierungssystemssierungssystems
bei einer bei einer einfachen einfachen
ProduktautomatiProduktautomati--sierungsierung
Beispiel: Beispiel: KüchengerätKüchengerät
Technisches Produkt
Benutzerbzw.
Bediener
Mikrocontroller
Sollw
erte
Anz
eige
n
Stel
lgrö
ßen
Proz
esse
rgeb
niss
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Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 35
Struktur eines Prozess-automati-sierungs-
systems bei einer
komplexen Produkt-automati-sierung
Struktur eines Struktur eines ProzessProzess--automatiautomati--sierungssierungs--
systemssystems bei bei einer einer
komplexen komplexen ProduktProdukt--automatiautomati--sierungsierung
Beispiel: Beispiel: KraftfahrKraftfahr--
zeugzeug--elektronikelektronik
Benutzerbzw.
Bediener
Mikro-controller
Mikro-controller
1
Mikro-controller
2
Mikro-controller
n
Teilsystem1
Teilsystem2
Teilsystemn
Bus-System
Technisches Produkt
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 36
Kennzeichnende Kriterien bei der ProduktautomatisierungKennzeichnende Kriterien bei der Produktautomatisierung
Technischer Prozess in einem Gerät oder einer Maschine
Dedizierte Automatisierungsfunktionen
Automatisierungscomputer in Form von Mikrocontrollern oder SPS
Wenige Sensoren und Aktoren
Automatisierungsgrad 100%, on-line/closed-loop Betrieb
Sehr große Stückzahlen (Serien- oder Massenprodukte)
Die Engineering- und Softwarekosten spielen eine unter-geordnete Rolle, da sie durch die Stückzahl zu dividieren sind
einfacheinfach
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 37
Arten von Automatisierungssystemen
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Arten von Automatisierungssystemen
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Automatisierung technischer ProdukteAutomatisierung technischer Produkteund Anlagenund Anlagen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 38
Struktur eines Struktur eines ProzessProzess--
automatisierungsautomatisierungs--systemssystems für eine für eine
größere größere technische Anlagetechnische Anlage
Leit-Rechner PC PC
SPS SPS SPS
Fabrik-Bus
Beobachtung,Bedienung,Protokollierung
Ebene 3
Anlagen-Bus
Ebene 2
Feldbus Feldbus
Ebene 1
Teil-anlage
Teil-anlage
Teil-anlage
Technische Anlage
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 39
KennzeichendeKennzeichende Kriterien bei der AnlagenautomatisierungKriterien bei der Anlagenautomatisierung
Technischer Prozess in einer - oft räumlich ausgedehnten-industriellen Anlage
Umfangreiche und komplexe Automatisierungsfunktionen
Als Automatisierungs-Computersysteme werden SPS-, PC-oder Prozessleitsysteme verwendet
Sehr viele Sensoren und Aktoren
Mittlerer bis hoher Automatisierungsgrad
Einmal-Systeme
Die Engineering- und Softwarekosten sind für die Gesamtkostenentscheidend
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 40
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
1.4 Bestandteile eines Prozess1.4 Bestandteile eines Prozess--automatisierungssystemsautomatisierungssystems
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 41Technische Bestandteileeines Prozessauto-matisierungssystems
zu automatisierendestechnisches System(Automatisierungsobjekt)
Einrichtungen, die für dieAutomatisierung erforderlichsind (Automatisierungssystem)
technischesProdukt
technischeAnlage
Schnittstellen zumtechnischen Prozess:Sensoren und Aktoren
Einrichtungen fürdie Mensch-Prozess -Kommunikation
fest ver-drahteteEinzelgeräte
Kommunikations-system
prozessnahesKommunikations-system(Feldbus)
Bussystemzur Kommunikationzwischen denAutomatisierungs-Computern
Automatisierungs-Computersystem
Hardware-system(Gerätesystem)
Automatisierungs-Softwaresystem
Rechner-Hardware
Prozess-peripherie
Anwender-Software
System-Software
Technische Technische BestandteileBestandteile
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 42
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Bestandteile eines ProzessBestandteile eines Prozess--automatisierungssystemsautomatisierungssystems
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 43
SensorenSensorenSensoren
Erfassung von Informationen über dem Verlauf von ProzessgrößenMesswertgeber, FühlerUmformung in elektrische bzw. optische Signale
Erfassung von Informationen über dem Verlauf von ProzessgrößenMesswertgeber, FühlerUmformung in elektrische bzw. optische Signale
Beispiele: Temperatur,Beispiele: Temperatur,Druck,Druck,GeschwindigkeitGeschwindigkeit
AktorenAktorenAktoren
Umsetzung von Steuerungsinformationen zur Beeinflussung vonProzessgrößenStellglieder
Umsetzung von Steuerungsinformationen zur Beeinflussung vonProzessgrößenStellglieder
Beispiele:Beispiele: Relais,Relais,Magnete,Magnete,StellmotorenStellmotoren
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 44
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Bestandteile eines ProzessBestandteile eines Prozess--automatisierungssystemsautomatisierungssystems
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 45
Kommunikationssystem bei der Produkt-automatisierung
Kommunikationssystem bei der ProduktKommunikationssystem bei der Produkt--automatisierungautomatisierung
einfache Produkte
wenig Sensoren und Aktorenkurze Leitungen
einfache Produkte
wenig Sensoren und Aktorenkurze Leitungen
komplexe Produkte
Kommunikation zwischen Teilsystemen über Bus-SystemBeispiele: CAN-Bus, Interbus-S
komplexe Produkte
Kommunikation zwischen Teilsystemen über Bus-SystemBeispiele: CAN-Bus, Interbus-S
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 46
Kommunikationssystem bei der AnlagenautomatisierungKommunikationssystem bei der AnlagenautomatisierungKommunikationssystem bei der Anlagenautomatisierung
viele Sensoren und Aktoren weit verteilt
viele Automatisierungscomputer weit verteilt
viele Sensoren und Aktoren weit verteilt
viele Automatisierungscomputer weit verteilt
Kommunikationsaufgaben auf mehreren EbenenKommunikationsaufgaben auf mehreren EbenenKommunikationsaufgaben auf mehreren Ebenen
Feldbussystem
Anlagen-Bus (Prozess-Bus)
Fabrik-Bus
Feldbussystem
Anlagen-Bus (Prozess-Bus)
Fabrik-Bus
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 47
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Bestandteile eines ProzessBestandteile eines Prozess--automatisierungssystemsautomatisierungssystems
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 48
AutomatisierungsAutomatisierungs--ComputersystemComputersystem
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 49
MikrocontrollerMikrocontroller
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 50
Personal Computer (PC) bzw. Industrie-PC (IPC) Personal Computer (PC) bzw. Industrie-PC (IPC)
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 51
Prozess-leitsystemProzessProzess--leitsystemleitsystem
Anzeige- undBedien-
komponenteABK
Engineering-station
ES
Anzeige- undBedien-
komponenteABK
ProzessnaheKomponente
PNK
ProzessnaheKomponente
PNK
ProzessnaheKomponente
PNK
Betriebs-Leitrechner
Sensoren undAktoren
Feldbus Feldgeräte
redundanter herstellerspezifischer Systembus
Betriebs-bus
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 52
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Technische Bestandteile
Sensoren und Aktoren
Kommunikationssystem
Automatisierungs-Computersystem
Automatisierungs-Softwaresystem
Bestandteile eines ProzessBestandteile eines Prozess--automatisierungssystemsautomatisierungssystems
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 53
Automatisierungs-SoftwaresystemAutomatisierungsAutomatisierungs--SoftwaresystemSoftwaresystem
Menge aller Programme, die zur Ausführung der Automatisierungs-aufgaben erforderlich sind, inklusive ihrer Dokumentation
Menge aller Programme, die zur Ausführung der Automatisierungs-aufgaben erforderlich sind, inklusive ihrer Dokumentation
Trennung zwischen ausführenden und organisatorischen bzw. verwaltenden AufgabenbereichenTrennung zwischen ausführenden und organisatorischen bzw. verwaltenden Aufgabenbereichen
ausführende Programme (Anwendungssoftware)ausführende Programme (Anwendungssoftware)
Messwerte einlesenMesswerte einlesen
StellgrößenberechnungStellgrößenberechnung
organisierende und verwaltende Programme (Betriebssoftware oder Systemsoftware)organisierende und verwaltende Programme (Betriebssoftware oder Systemsoftware)
TreiberprogrammeTreiberprogramme
BetriebssystemBetriebssystem
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 54
Programme zurOrganisation desAblaufs der An-wenderprogramme
Programme zurSteuerung derPeripheriegeräte
Programme zurOrganisation desDatenverkehrs mitExternspeichern
Programme für denDialog Mensch-Rechner
Übersetzungs-Programme
Laufzeit-Programme
Programme fürProzessgrößen-Erfassung
Programme fürProzessüber-wachung
Programme fürProzess-Steuerung
Programme fürProzess-Regelung
Programme fürProzess-Optimierung und-Führung
Programme fürProzess-Schutzund -Sicherung
B e
t r i
e b
s s
y s
t e
m
SYSTEMPROGRAMMEANWENDERPROGRAMME
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 55
Ebenenmodell bei der Führung technischer ProzesseEbenenmodell bei der Führung technischer ProzesseEbenenmodell bei der Führung technischer Prozesse
StrategischeEbene
Aktionsfeld
Dis-positiveEbene
TaktischeEbene
Hierarchie-Ebenen
operativeEbene
LangfristigeVertriebspolitik
Vertriebs-Planung
Vertriebs-Taktik
Verkaufshandlungen
Markt
Ebenen im Vertrieb
Unternehmens-führungs-Ebene
Produktionsleitebene,Betriebsleitebe
Prozessleitebene
Ebene des Messens,Steuerns, Regelns vonProzessgrößen(Prozessgrößenebene)
Technischer Prozessin einemtechnischen System
Ebenen einesUnternehmens
1.5 Ebenen der Prozessführung und Automatisierungsfunktionen1.5 Ebenen der Prozessführung und Automatisierungsfunktionen1.5 Ebenen der Prozessführung und Automatisierungsfunktionen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 56
Zeitliche Anforderungen auf den verschiedenen leittechnischen Ebenen
Zeitliche Anforderungen auf den Zeitliche Anforderungen auf den verschiedenen leittechnischen Ebenenverschiedenen leittechnischen Ebenen
Prozessleitebene:Prozessleitebene:
Auswirkungen im BereichMonate-Jahre
Auswirkungen im BereichTage-Wochen-Monate
Auswirkungen im BereichMinuten-Stunden
Auswirkungen im BereichMikrosekunden-Sekunden
Unternehmensführungsebene:Unternehmensführungsebene:
Betriebs-/Produktionsleitebene:Betriebs-/Produktionsleitebene:
Prozess-Signalebene:Prozess-Signalebene:
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 57
Automati-sierungs-funktionen
AutomatiAutomati--sierungssierungs--funktionenfunktionen
Kostenanalysen,statistischeAuswertungen
BetriebsablaufplanungKapazitäts-OptimierungAuswertung der Prozess-ergebnisse
Prozess-Überwachung,An- und Abfahren,Störungsbehandlung,Prozessführung,Prozess-Sicherung
Messen, Steuern, Stellen,Regeln, Verriegeln,Not-Bedienenvon Prozessgrößen,Abschalten, Schutz
Erfassung und Beein-flussung von Prozess-größen mit Sensorenund Aktoren
Unternehmens-führungs-Ebene
Produktions-bzw. Betriebs-leitebene
Prozess-leitebene
Prozessgrößen-Ebene
Feldebene
Ebenen einesUnternehmens
Automatisierungs-funktionen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 58
1.6 Grundtypen von Vorgängen in technischen Systemen1.6 Grundtypen von Vorgängen in technischen Systemen1.6 Grundtypen von Vorgängen in technischen Systemen
Gebräuchliche Klassifizierungsverfahren für technische Prozesse
Klassifizierung nach Vorgängen, bei denen bestimmte Arten von Prozessgrößen vorkommen
Kontinuierliche, sequentielle und objektbezogene Vorgänge
Klassifizierung technischer Prozesse nach den dominierenden Typen von Vorgängen
Graphische Darstellung technischer Prozesse
Gebräuchliche Klassifizierungsverfahren für technische Prozesse
Klassifizierung nach Vorgängen, bei denen bestimmte Arten von Prozessgrößen vorkommen
Kontinuierliche, sequentielle und objektbezogene Vorgänge
Klassifizierung technischer Prozesse nach den dominierenden Typen von Vorgängen
Graphische Darstellung technischer Prozesse
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 59
Klassifizierungsverfahren für technische ProzesseKlassifizierungsverfahren für technische ProzesseKlassifizierungsverfahren für technische Prozesse
Unterscheidung nach Art des umgeformten odertransportierten MediumsUnterscheidung nach Art des umgeformten oderUnterscheidung nach Art des umgeformten odertransportierten Mediumstransportierten Mediums
MaterialprozesseBsp.: Chemische Stahlerzeugungsprozesse
EnergieprozesseBsp.: Wärmeenergieprozesse,
elektrische Energieprozesse
InformationsprozesseBsp.: Telefonvermittlungssysteme
MaterialprozesseBsp.: Chemische Stahlerzeugungsprozesse
EnergieprozesseBsp.: Wärmeenergieprozesse,
elektrische Energieprozesse
InformationsprozesseBsp.: Telefonvermittlungssysteme
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 60
Unterscheidung nach Art der Einwirkung im Sinne einerUmformung, eines Transports oder einer Speicherung
Unterscheidung nach Art der Einwirkung im Sinne einerUnterscheidung nach Art der Einwirkung im Sinne einerUmformung, eines Transports oder einer SpeicherungUmformung, eines Transports oder einer Speicherung
ErzeugungsprozesseBsp.: Energieerzeugung
VerteilungsprozesseBsp.: Gasverteilungsprozesse
AufbewahrungsprozesseBsp.: Lagerprozesse
ErzeugungsprozesseBsp.: Energieerzeugung
VerteilungsprozesseBsp.: Gasverteilungsprozesse
AufbewahrungsprozesseBsp.: Lagerprozesse
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 61
Unterscheidung nach Art der stofflichen Umwandlungoder des Transports
Unterscheidung nach Art der stofflichen UmwandlungUnterscheidung nach Art der stofflichen Umwandlungoder des Transportsoder des Transports
Verfahrenstechnische ProzesseBsp.: physikalisch-chemische Umwandlung von Stoffen
Fertigungstechnische ProzesseBsp.: geometrische Gestaltgebung durch spanende oder
spanlose Formgebung, Fügen von Werkstücken
Fördertechnische ProzesseBsp.: Transport von Stoffen
Verfahrenstechnische ProzesseBsp.: physikalisch-chemische Umwandlung von Stoffen
Fertigungstechnische ProzesseBsp.: geometrische Gestaltgebung durch spanende oder
spanlose Formgebung, Fügen von Werkstücken
Fördertechnische ProzesseBsp.: Transport von Stoffen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 62
Klassifizierung nach Vorgängen, bei denen bestimmte Arten von Klassifizierung nach Vorgängen, bei denen bestimmte Arten von Prozessgrößen vorkommenProzessgrößen vorkommen
Unterscheidung nach Art der auftretenden Prozessgrößen (Prozessvariable)
Unterscheidung nach Art der auftretenden Prozessgrößen (Prozessvariable)
Prozessgrößen, die dem zeitlichen Verlauf physikalischer Zustandsgrößen eines technischen Prozesses zugeordnet werden, kontinuierlicher oder stückweise kontinuierlicher Wertebereich
Bsp.: Temperaturen in einem Heizungssystem
Prozessgrößen, die dem zeitlichen Verlauf physikalischer Zustandsgrößen eines technischen Prozesses zugeordnet werden, kontinuierlicher oder stückweise kontinuierlicher Wertebereich
Bsp.: Temperaturen in einem Heizungssystem
Prozessgrößen, die einzelnen diskreten Prozesszuständen zugeordnet werden,
physikalische Größen mit kontinuierlichem Wertebereich, die die Prozesszustände kennzeichnen,
binäre Prozessgrößen, die den Zustandsübergängen, d.h. den Ereignissen der Zustandswechsel zugeordnet werden
Prozessgrößen, die einzelnen diskreten Prozesszuständen zugeordnet werden,
physikalische Größen mit kontinuierlichem Wertebereich, die die Prozesszustände kennzeichnen,
binäre Prozessgrößen, die den Zustandsübergängen, d.h. den Ereignissen der Zustandswechsel zugeordnet werden
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 63
Prozessgrößen, die einzeln identifizierbaren Objekten zugeordnet werden,
physikalische Größen mit kontinuierlichem WertebereichBsp.: Temperatur einer Bramme im Walzwerk, Abmessungen eines
Ersatzteils im Lager
Kennnummern, d.h. nicht-physikalische GrößenBsp.: Typ, Bauart, Verwendungszweck, Lagernummer
Prozessgrößen, die einzeln identifizierbaren Objekten zugeordnet werden,
physikalische Größen mit kontinuierlichem WertebereichBsp.: Temperatur einer Bramme im Walzwerk, Abmessungen eines
Ersatzteils im Lager
Kennnummern, d.h. nicht-physikalische GrößenBsp.: Typ, Bauart, Verwendungszweck, Lagernummer
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 64
Definition von drei Arten von Vorgängen intechnischen Prozessen
Definition von drei Arten von Vorgängen inDefinition von drei Arten von Vorgängen intechnischen Prozessentechnischen Prozessen
kontinuierliche Vorgänge, dynamische Vorgänge
continuous processes
sequentielle Vorgänge oder Folgevorgänge
sequential processes, discrete event type processes
objektbezogene Vorgänge oder Stück(gut)vorgänge
discrete object type processes
kontinuierliche Vorgänge, dynamische Vorgänge
continuous processes
sequentielle Vorgänge oder Folgevorgänge
sequential processes, discrete event type processes
objektbezogene Vorgänge oder Stück(gut)vorgänge
discrete object type processes
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 65
Kontinuierliche Vorgänge in technischen ProzessenKontinuierliche Vorgänge in technischen ProzessenKontinuierliche Vorgänge in technischen Prozessen
Kennzeichen Vorgänge, bei denen zeitabhängigekontinuierliche Prozessgrößen auftreten
Prozessgrößen physikalische Größen mit (zumindest stück-weise) kontinuierlichem Wertebereich
Beispiele Erzeugungsvorgänge,Umformungsvorgänge,Bewegungsabläufe usw.
mathematischeModelle
Differentialgleichungen (Zeit als unabhängigeVariable), Übertragungsfunktionen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 66
Sequentielle Vorgänge in technischen ProzessenSequentielle Vorgänge in technischen ProzessenSequentielle Vorgänge in technischen Prozessen
Kennzeichen Vorgänge, bei denen Folgen von verschiede-nen, unterscheidbaren Prozesszuständen auf-treten
Prozessgrößen binäre Signale, die das Eintreten der diskretenProzesszustände melden oder bewirken, sowiekontinuierliche physikalische Größen, die denProzesszuständen zugeordnet sind
Beispiele Folgen von Prozesszuständen beim An- oderAbfahren einer Turbine, Folgen von Zuständenbei der Fahrt eines Aufzugs, Folgen von Zu-ständen bei der Fertigung mit Werkzeugmaschi-nen, Folgen von Prüfvorgängen bei derGeräteprüfung in einem Prüffeld
Modelle Flussdiagramm, Funktionspläne nach DIN40719, Zustandsmodelle, Petri-Netze
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 67
Objektbezogene Vorgänge in technischen ProzessenObjektbezogene Vorgänge in technischen ProzessenObjektbezogene Vorgänge in technischen Prozessen
Kennzeichen Vorgänge, bei denen einzeln identifizierbareObjekte umgeformt, transportiert oder ge-speichert werden
Prozessgrößen physikalische Größen mit kontinuierlichemWertebereich oder nichtphysikalische Größen(wie z.B. Typ, Bauart, Verwendungszweck,Lager-Nr. usw.), die den Objekten zugeord-net sind, sowie binäre Prozesszustände, dieZustandsänderungen von Objekten meldenoder auslösen
Beispiele Vorgänge bei der Fertigung von Teilen, Ver-kehrsvorgänge, Lagervorgänge,Informationsvorgänge in Rechnern
Modelle Simulationsmodelle, Warteschlangenmodelle,Zustandsmodelle, Petri-Netze
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 68
Zuordnung von Typen von Vorgängen zu technischen ProduktionsprozessenZuordnung von Typen von Vorgängen zu technischen Zuordnung von Typen von Vorgängen zu technischen ProduktionsprozessenProduktionsprozessen
TechnischeProduktionsprozesse
Typen von Vorgängen
energietechnischeProzesse
kontinuierliche Vorgänge,sequentielle Vorgänge
verfahrenstechnischeProzesse
kontinuierliche Vorgänge,sequentielle Vorgänge
fertigungstechnischeProzesse
kontinuierliche Vorgänge,sequentielle Vorgänge,objektbezogene Vorgänge
fördertechnischeProzesse
kontinuierliche Vorgänge,sequentielle Vorgänge,objektbezogene Vorgänge
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 69
Energietechnische ProzesseEnergietechnische Prozesse
Bsp.:Bsp.: Erzeugung elektrischer Energie in einem TurbogeneratorErzeugung elektrischer Energie in einem Turbogenerator
kontinuierliche Vorgänge
Anfahren des Prozesses als sequentieller Vorgang
Verfahrenstechnische ProzesseVerfahrenstechnische Prozesse
Bsp.:Bsp.: ChargenprozesseChargenprozesse
Einzelvorgänge sind kontinuierliche Prozesse
Aufeinanderfolge der Einzelvorgänge ist einsequentieller Vorgang
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 70
Fertigungstechnische ProzesseFertigungstechnische Prozesse
Bsp.:Bsp.: Herstellung eines DrehteilsHerstellung eines Drehteils
Transportvorgang eines Rohlings ist ein objektbezogener Vorgang
Fertigungsablauf wie “Rohling einspannen”, “Reitstockvorfahren”, usw. ist ein sequentieller Vorgang
Zerspanungsvorgang beim Abdrehen ist ein kontinuierlicher Vorgang
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 71
Klassifizierung technischer Prozesse nachden dominierenden Typen von Vorgängen
Klassifizierung technischer Prozesse nachKlassifizierung technischer Prozesse nachden dominierenden Typen von Vorgängenden dominierenden Typen von Vorgängen
Prozessklassen:
Fließprozesse (kontinuierliche Prozesse)
Folgeprozesse (sequentielle Prozesse)
Stückprozesse (objektbezogene Prozesse)
Prozessklassen:
Fließprozesse (kontinuierliche Prozesse)
Folgeprozesse (sequentielle Prozesse)
Stückprozesse (objektbezogene Prozesse)
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 72
Klasse dertechnischen
Prozesse
dominierenderTyp von Vor-
gängen
Beispiele
Fließprozesse kontinuierlicheVorgänge
Energieerzeugung imKraftwerk,
Stahlerzeugung,chemischer Prozess,
HeizungsprozessFolgeprozesse sequentielle
VorgängeAn- und Abfahrprozesse,
Chargenprozesse,Fertigungsprozesse,
PrüfprozesseStück(gut)-Prozesse
objektbezogeneVorgänge
Warentransportprozesse,Lagerprozesse,
Verkehrsprozesse
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 73
Graphische Darstellung technischerProzesse
Graphische Darstellung technischerGraphische Darstellung technischerProzesseProzesse
Fließbild
ähnlich wie Blockbilder der Regelungstechnik
Verfahren bzw. Verfahrensabschnitte sind Rechtecke
Linien mit Pfeil stellen den Informations- oder Stofffluss dar
Bündel von Verbindungen als Doppel-Linie mit Pfeil
Fließbild
ähnlich wie Blockbilder der Regelungstechnik
Verfahren bzw. Verfahrensabschnitte sind Rechtecke
Linien mit Pfeil stellen den Informations- oder Stofffluss dar
Bündel von Verbindungen als Doppel-Linie mit Pfeil
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 74
Beispiel eines Fließbildes zur graphischen Darstellung einesBeispiel eines Fließbildes zur graphischen Darstellung eineschemischen Prozesseschemischen Prozesses
Zerkleinern
Lösen Reaktion TrennenEinsatz-stoffgelöst
Zwischen-produkt
Lösungs-mittel
Endprodukt
Zusatzstoffzerkleinert
Zusatzstoffunzer-kleinert
Einsatz-stoff
Lösungs-mittel
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 75
Informations-/stofforientierte DarstellungInformations-/stofforientierte Darstellung
Informationen/Stoffe als KreiseVerfahren/Funktionen werden an den Verbindungslinien angegebenInformationen/Stoffe als KreiseVerfahren/Funktionen werden an den Verbindungslinien angegeben
Beispiel einer informations-/stofforientierten Darstellung eines chemischen Prozesses
Zwischen-Produkt
Zusatz-stoff
unzer-kleinert
Einsatz-stoff
Lösungs-mittel
Einsatz-stoff-gelöst
Zusatz-stoff zer-kleinert
Zerkleinern
Lösen
Lösen
Reaktion
Reaktion
Lösungs-mittel
End-produkt
Trennen
Trennen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 76
PhasenmodelldarstellungPhasenmodelldarstellung
Mischung von Fließbild und informations-/stofforientierter DarstellungMischung von Fließbild und informations-/stofforientierter Darstellung
Darstellung eines aus Teilprozessen bestehenden Produktionsprozesses(Phasenmodell)
Zusatz-stoff
Einsatz-stoff
Lösungs-mittel
Teil-prozess
"Zer-kleinern"
Teil-prozess"Lösen"
ReaktionZwi-
schen-produkt
Trennen
Zusatz-stoff
zerklei-nert
Einsatz-stoff
gelöst
Lösungs-mittel
End-produkt
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 77
Beispiel für die Beschreibung eines technischen Prozesses durch ein einfaches Fließbild, ein Verfahrensfließbild und ein Rohrleitungs- und Instrumenten-Fließbild
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 78
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
1.7 Beispiele für Prozessautomatisierungssysteme1.7 Beispiele für Prozessautomatisierungssysteme
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 79
Automatisierungssystem einer kommerziellenAutomatisierungssystem einer kommerziellenWäschereimaschineWäschereimaschine
RI-FließbildRI-Fließbild
Trommel
M
Dampf - oderElektroheizung
weich kalt
weich heiß
hart kalt
A B C Tank
Kanal
Dosierpumpe Wasserpumpe
Einspülbehälter
Flusensieb
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 80
BlockschaltbildBlockschaltbild
Mikrorechner
Mensch-Prozess-Kommunikation
Chipkarten-Schnittstelle
Eingabe- undAnzeigemodul
Programmsystem 1:Auswertung & Bedienung
Programmsystem 2:Reglung und Überwachung
Sensorik Aktorik
Tem
pera
tur
Fülls
tand
Unw
ucht
Türp
ositi
on
Vent
il 1
Vent
il n
Tank
vent
il
Mot
or
Pum
pe
Hei
zung
Technischer Prozess in dem technischenSystem "Wäschereimaschine"
Anwender
Automatisierungssystem
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 81
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
Produktautomatisierung
Anlagenautomatisierung
1.7 Beispiele für Prozessautomatisierungssysteme1.7 Beispiele für Prozessautomatisierungssysteme
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 82
Automatisierungssystem einer HeizungsAutomatisierungssystem einer Heizungs-- und und BrauchwasserbereitungsanlageBrauchwasserbereitungsanlage
Heizkörper in Raum 1 Heizkörper in Raum N
NT-Heizkessel
Umwälz-pumpe
Heizöl-zufuhr
Brauch-wasserspeicher
Brauchwasser
Ladepumpe
Kaltwas-serzufuhr
Gebläse-brenner
Abgasklappe
Schornstein
RI-Fließbild
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 83
Block-schaltbild
T E C H N I S C H E R P R O Z E S Sbestehend aus den thermischen Vorgängendes Geäudesystems und den Vorgängen indem NT-Heizungssystem
" S E N S O R I K "Fühler (Sensoren)zur Erfassung derProzessgrößen
Rau
mte
mpe
ratu
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Rau
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mpe
ratu
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Öls
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Lade
pum
pe
Geb
läse
bren
ner
Abg
askl
appe
Haus-bewohner
Einrichtungenzur Mensch-Prozess-Kommunikation
Programmsystem 1"Regelung- und-Überwachung"
Hardware 1
Programmsystem 2"Auswertung- und-Bedienung"
Hardware 2
Computer 1(SPS)
Computer 2(SPS)
" A K T O R I K "Stellglieder (Aktoren)zur Beeinflussung destechnischen Prozesses
Automatisierungssystem
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 84
Beabsichtigte (positive) Auswirkungen der ProzessautomatisierungBeabsichtigte (positive) Auswirkungen der Prozessautomatisierung
einfachere und bequemere HandhabungAutomatisierung einer WaschmaschineAutomatisierung einer Heizungsanlage
Erzeugung besserer, billigerer, gleichmäßiger Produkte mit weniger Arbeitseinsatz
Automatisierung chemischer Verfahrensanlagen
Verringerung der Gefährdung von MenschenABS-SystemAutomatisierung Verkehrssysteme, wie induktive Zugsicherung, automatische Schranken
Humanisierung von ArbeitsbedingungenAutomatisierung Lackiererei, Gießerei
Sicherung von Arbeitsplätzen durch Verbesserung der Wettbewerbs-fähigkeit
Einsatz von Robotern in der Automobil-Fertigung
1.8 Auswirkung der Prozessautomatisierung auf Mensch,1.8 Auswirkung der Prozessautomatisierung auf Mensch, Gesellschaft Gesellschaft und Umweltund Umwelt
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 85
Unbeabsichtigte (negative) Auswirkungen der ProzeßautomatisierunUnbeabsichtigte (negative) Auswirkungen der Prozeßautomatisierungg
Freisetzen von Arbeitskräften kann zu Arbeitslosigkeit führenEinsatz von Robotern in der Fertigung
Berufliche Umstrukturierung von Arbeitsplätzen durch die Veränderung von Arbeitsabläufen und Arbeitsinhalten
Niedriger-/Höherqualifizierung von ArbeitsplätzenWegfall von HilfsarbeitenZunahme von Dienstleistungsberufen
Verringerung der menschlichen KontakteEinführung von Fahrkarten- und Auskunftsautomaten
Erhöhung des Stresses und Verringerung von entspannenden Tätigkeiten
Automatisierung von Prüffeldern
Überforderung in schwierigen Situationensicherheitskritische Entscheidungen in einem Kernkraftwerk
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 86
Verantwortung des AutomatisierungsVerantwortung des Automatisierungs--IngenieursIngenieursfür die Auswirkung der Prozessautomatisierungfür die Auswirkung der Prozessautomatisierung
Direkte, unmittelbare Verantwortung
Schäden in von ihm entworfenen Prozessauto-matisierungssystemen
Verletzung von anerkannten Bestimmungen undRegeln der Technik (VDE-Bestimmungen usw.)
Sicherheit der Automatisierungssysteme
Direkte, unmittelbare Verantwortung
Schäden in von ihm entworfenen Prozessauto-matisierungssystemen
Verletzung von anerkannten Bestimmungen undRegeln der Technik (VDE-Bestimmungen usw.)
Sicherheit der Automatisierungssysteme
Indirekte, mittelbare Verantwortung
unbeabsichtigte Nebenwirkungen
Indirekte, mittelbare Verantwortung
unbeabsichtigte Nebenwirkungen
Prozessautomatisierung I § 1 Was heißt Prozessautomatisierung? 87
Dilemma: Abwägung Nutzen/Schaden
Prozessautomatisierung hat Auswirkungen auf
MenschenGesellschaftUmweltEnergie und Rohstoffe
wichtig: Verantwortungsbewusstsein des Automatisierungs-Ingenieurs
wichtig:wichtig: Verantwortungsbewusstsein des Verantwortungsbewusstsein des AutomatisierungsAutomatisierungs--IngenieursIngenieurs