Titelei
Impressum
Inhalt
Vorwort
1 Einführung
1.1 Grundlagen/Begriffe
1.1.1 Ziele der Automatisierung
1.1.2 Begriffe
1.2 Technische Prozesse
1.2.1 Begriffsbestimmung
1.2.2 Klassifizierung technischer Prozesse
1.3 Prozessleittechnik
1.4 Ebenenmodell
Unternehmensleitebene:
Produktionsleitebene:
Prozessleitebene:
Steuerungsebene:
Feldebene:
Zeitliche Anforderungen
1.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 1
2 Aufbau und Struktur von Automatisierungssystemen
2.1 Automatisierungsstrukturen
2.2 Automatisierungshierarchien
2.3 Verteilte Systeme
2.4 Redundanzstrukturen
Strukturen
Anwendungsbeispiele
2.5 Automatisierungstechnik ‒ gestern/heute
Gestern
Heute
2.6 Übungsaufgaben zu Kapitel 2
3 Messeinrichtungen
3.1 Allgemein
3.2 Einteilung
3.2.1 Signalart
3.2.2 Systemfähigkeit
3.2.3 Funktionalität
3.3 Messprinzipien am Beispiel Temperatur
3.3.1 Widerstandsthermometer
3.3.2 NTC ‒ Negative Temperature Coefficient
3.3.3 PTC ‒ Positive Temperature Coefficient
3.3.4 Thermoelement
3.3.5 Gegenüberstellung mit Widerstandsthermometer
3.3.6 Pyrometer
3.3.7 Geräte
3.3.8 Messfehler
3.4 Anwendungsbeispiel
3.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 3
4 Stelleinrichtungen
4.1 Allgemein
4.2 Einteilung
4.2.1 Elektrische Aktuatoren
4.2.2 Pneumatische Aktuatoren
4.2.3 Hydraulische Aktuatoren
4.2.4 Gegenüberstellung
4.2.5 Elektronische und unkonventionelle Aktuatoren
4.3 Intelligente Aktuatoren
4.4 Beispielanwendungen aus der Prozessautomatisierung
4.4.1 Ventil
4.4.2 Antriebe
4.4.3 Positioner
4.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 4
5 Industrielle Kommunikation
5.1 Allgemein
5.2 Feldbussysteme
5.3 Buseigenschaften
5.3.1 Netzwerktopologie
5.3.2 Zugriffsverfahren
5.3.3 Datensicherung
5.3.4 Telegrammformat
5.3.5 Binäre Informationsdarstellung
5.3.6 Übertragungsstandards
5.3.7 Übertragungsgeschwindigkeit
5.3.8 Übertragungsmedium
5.3.9 Funklösungen
5.3.10 Systemkomponenten
5.3.11 Standardisierung/Zertifizierung
5.4 IO-Link
5.5 Industrielösungen
5.6 AS-Interface
5.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 5
6 Informationsverarbeitung
6.1 Überblick
6.2 Speicherprogrammierbare Steuerungen
6.2.1 Arbeitsweise
6.2.2 Umsetzungen/Realisierungen
6.2.3 Programmiersprachen
6.3 Übungsaufgaben zu Kapitel 6
7 Projektierung und Planung
7.1 Einführung
7.2 Fließbilder
7.2.1 Grundfließbild
7.2.2 Verfahrensfließbild
7.3 R&I-Fließbilder und PLT-Stellen
7.4 PLT-Stellenblatt und PLT-Stellenplan
7.4.1 PLT-Stellenblatt
7.4.2 PLT-Stellenplan
7.5 Anlagenkennzeichnung
7.6 Projektierungsphasen
7.6.1 Planungsphase
7.6.2 Definitionsphase
7.6.3 Entwurfsphase
7.6.4 Realisierungsphase
7.6.5 Inbetriebsetzungsphase/Abnahmephase
7.6.6 Phasen am Beispiel verfahrenstechnischer Anlagen
7.7 Rechnergestützte Projektierung
7.7.1 Arten von CAE-Systemen
7.7.2 Ausprägungen von CAE-Systemen
7.7.3 CAE-System PLANEDS
7.8 Übungsaufgaben zu Kapitel 7
7.9 Zusammenfassung
Literatur
Abkürzungen, Symbole und Formelzeichen
Anhang A Kennbuchstaben zur Kennzeichnung einer PLT-Stelle nach DIN 19227
Anhang B Normen ‒ Übersicht (Auswahl)
Anhang C Nutzerorganisationen/Gremien
Anhang D Übersicht Feldbussysteme
Anhang E Häufig verwendete Symbole
Anhang F Kennbuchstaben zur Kennzeichnung nach DIN EN 62424
Tilo Heimbold
Einführung in die Automatisierungstechnik
Automatisierungssysteme, Komponenten, Projektierung und Planung
Mit 181 Bildern und 43 Tabellen
Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht.
Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen und MarkenschutzGesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) – auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung – reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.
© 2015 Carl Hanser Verlag München
www.hanser-fachbuch.de
Lektorat: Franziska Jacob, M.A.
Herstellung: Dipl.-Ing. (FH) Franziska Kaufmann
Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, München
Umschlagrealisation: Stephan Rönigk
ISBN: 978-3-446-42675-7
E-Book-ISBN: 978-3-446-44690-8
Verwendete Schriften: SourceSansPro und SourceCodePro (Lizenz)
CSS-Version: 1.0
Font License | Zurück zum Impressum |
Copyright 2010, 2012, 2014 Adobe Systems Incorporated (http://www.adobe.com/), with Reserved Font Name 'Source'. All Rights Reserved. Source is a trademark of Adobe Systems Incorporated in the United States and/or other countries. This Font Software is licensed under the SIL Open Font License, Version 1.1. This license is copied below, and is also available with a FAQ at: http://scripts.sil.org/OFL ----------------------------------------------------------- SIL OPEN FONT LICENSE Version 1.1 - 26 February 2007 ----------------------------------------------------------- PREAMBLE The goals of the Open Font License (OFL) are to stimulate worldwide development of collaborative font projects, to support the font creation efforts of academic and linguistic communities, and to provide a free and open framework in which fonts may be shared and improved in partnership with others. The OFL allows the licensed fonts to be used, studied, modified and redistributed freely as long as they are not sold by themselves. The fonts, including any derivative works, can be bundled, embedded, redistributed and/or sold with any software provided that any reserved names are not used by derivative works. The fonts and derivatives, however, cannot be released under any other type of license. The requirement for fonts to remain under this license does not apply to any document created using the fonts or their derivatives. DEFINITIONS "Font Software" refers to the set of files released by the Copyright Holder(s) under this license and clearly marked as such. This may include source files, build scripts and documentation. "Reserved Font Name" refers to any names specified as such after the copyright statement(s). "Original Version" refers to the collection of Font Software components as distributed by the Copyright Holder(s). "Modified Version" refers to any derivative made by adding to, deleting, or substituting -- in part or in whole -- any of the components of the Original Version, by changing formats or by porting the Font Software to a new environment. "Author" refers to any designer, engineer, programmer, technical writer or other person who contributed to the Font Software. PERMISSION & CONDITIONS Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of the Font Software, to use, study, copy, merge, embed, modify, redistribute, and sell modified and unmodified copies of the Font Software, subject to the following conditions: 1) Neither the Font Software nor any of its individual components, in Original or Modified Versions, may be sold by itself. 2) Original or Modified Versions of the Font Software may be bundled, redistributed and/or sold with any software, provided that each copy contains the above copyright notice and this license. These can be included either as stand-alone text files, human-readable headers or in the appropriate machine-readable metadata fields within text or binary files as long as those fields can be easily viewed by the user. 3) No Modified Version of the Font Software may use the Reserved Font Name(s) unless explicit written permission is granted by the corresponding Copyright Holder. This restriction only applies to the primary font name as presented to the users. 4) The name(s) of the Copyright Holder(s) or the Author(s) of the Font Software shall not be used to promote, endorse or advertise any Modified Version, except to acknowledge the contribution(s) of the Copyright Holder(s) and the Author(s) or with their explicit written permission. 5) The Font Software, modified or unmodified, in part or in whole, must be distributed entirely under this license, and must not be distributed under any other license. The requirement for fonts to remain under this license does not apply to any document created using the Font Software. TERMINATION This license becomes null and void if any of the above conditions are not met. DISCLAIMER THE FONT SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO ANY WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT OF COPYRIGHT, PATENT, TRADEMARK, OR OTHER RIGHT. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, INCLUDING ANY GENERAL, SPECIAL, INDIRECT, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF THE USE OR INABILITY TO USE THE FONT SOFTWARE OR FROM OTHER DEALINGS IN THE FONT SOFTWARE.
Vorwort
Automatisierungssysteme sind vielfältig, uns allgegenwärtig, und nicht selten im Verborgenen arbeitend. Automatisierte Anlagen produzieren Lebensmittel, steuern die Fahrgeschäfte auf Jahrmärkten, regeln den Bahn- und Straßenverkehr, überwachen gefährliche Bereiche und unterstützen den Menschen im täglichen Leben. Man setzt einfach voraus, dass alles funktioniert; doch der eine oder andere möchte vielleicht mehr erfahren, z. B.:
Was gehört zu einem Automatisierungssystem? Welche Komponenten werden benötigt? Wie werden Informationen übertragen? Wie werden die Messdaten erfasst? Wie erfolgt die Steuerung? Was sind Feldbussysteme? Sind die Anlagen sicher?
Dies sind nur einige der Fragen, die sich stellen, wenn man sich mit dem großen und breiten Gebiet der Automatisierungstechnik näher befassen möchte.
Dieses Lehrbuch soll vor allem Lesern, welche sich das erste Mal mit Automatisierungssystemen auseinandersetzen, einen Einblick bzw. eine Einführung in die Automatisierungstechnik geben. Der Verfasser hofft, damit das Interesse auf das spannende Thema der Automatisierung zu wecken. Dem Leser werden vielfältige Möglichkeiten und Wege zur Automatisierung technischer Prozesse aufgezeigt. Zum intensiveren Studium spezieller Teilgebiete wird auf die entsprechende Fachliteratur hingewiesen. Ergänzt wird der Inhalt durch eine tiefere Behandlung der Projektierung und Planung von Automatisierungsanlagen. Dazu werden die notwendigen Beschreibungen und Dokumente gezeigt und anhand von Beispielen näher beschrieben. Abschließend erfolgt die Vorstellung eines CAE-Werkzeuges zur Planung von Automatisierungsvorhaben.
Bedanken möchte ich mich bei Frau Franziska Jacob, M.A., Frau Mirja Werner, M.A. und Frau Dipl.-Ing. (FH) Franziska Kaufmann vom Hanser Verlag für die aufgeschlossene und vertrauensvolle Zusammenarbeit.
Herrn Dipl.-Ing. Helmut Rauschendorf der RTI GmbH danke ich für die überaus konstruktive Zusammenarbeit und die zur Verfügung gestellten Dokumente für Kapitel 7.
Herrn M.Eng. Tobias Rudloff gilt mein Dank für die unzähligen intensiven und anregenden Diskussionen und die technische Unterstützung.
Ganz besonders danken möchte ich abschließend meiner Familie für das ungebremste Verständnis bei der Realisierung dieses Buchprojektes.
Leipzig, im August 2014 Tilo Heimbold
1 | Einführung |