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Tilo Heimbold
Einführung in die Automatisierungstechnik
Automatisierungssysteme, Komponenten, Projektierung und Planung
Vorwort
7
Inhalt
9
1 Einführung
13
1.1 Grundlagen/Begriffe
13
1.1.1 Ziele der Automatisierung
15
1.1.2 Begriffe
17
1.2 Technische Prozesse
22
1.2.1 Begriffsbestimmung
22
1.2.2 Klassifizierung technischer Prozesse
25
1.3 Prozessleittechnik
35
1.4 Ebenenmodell
38
1.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 1
41
2 Aufbau und Struktur von Automatisierungssystemen
43
2.1 Automatisierungsstrukturen
43
2.2 Automatisierungshierarchien
50
2.3 Verteilte Systeme
52
2.4 Redundanzstrukturen
54
2.5 Automatisierungstechnik – gestern/heute
62
2.6 Übungsaufgaben zu Kapitel 2
64
3 Messeinrichtungen
65
3.1 Allgemein
66
3.2 Einteilung
69
3.2.1 Signalart
70
3.2.2 Systemfähigkeit
71
3.2.3 Funktionalität
72
3.3 Messprinzipien am Beispiel Temperatur
74
3.3.1 Widerstandsthermometer
76
3.3.2 NTC – Negative Temperature Coefficient
77
3.3.3 PTC – Positive Temperature Coefficient
78
3.3.4 Thermoelement
78
3.3.5 Gegenüberstellung mit Widerstandsthermometer
79
3.3.6 Pyrometer
80
3.3.7 Geräte
80
3.3.8 Messfehler
81
3.4 Anwendungsbeispiel
82
3.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 3
83
4 Stelleinrichtungen
85
4.1 Allgemein
85
4.2 Einteilung
87
4.2.1 Elektrische Aktuatoren
89
4.2.2 Pneumatische Aktuatoren
91
4.2.3 Hydraulische Aktuatoren
93
4.2.4 Gegenüberstellung
96
4.2.5 Elektronische und unkonventionelle Aktuatoren
96
4.3 Intelligente Aktuatoren
97
4.4 Beispielanwendungen aus der Prozessautomatisierung
99
4.4.1 Ventil
101
4.4.2 Antriebe
103
4.4.3 Positioner
105
4.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 4
107
5 Industrielle Kommunikation
109
5.1 Allgemein
109
5.2 Feldbussysteme
114
5.3 Buseigenschaften
116
5.3.1 Netzwerktopologie
117
5.3.2 Zugriffsverfahren
119
5.3.3 Datensicherung
121
5.3.4 Telegrammformat
122
5.3.5 Binäre Informationsdarstellung
123
5.3.6 Übertragungsstandards
124
5.3.7 Übertragungsgeschwindigkeit
125
5.3.8 Übertragungsmedium
125
5.3.9 Funklösungen
126
5.3.10 Systemkomponenten
128
5.3.11 Standardisierung/Zertifizierung
128
5.4 IO-Link
129
5.5 Industrielösungen
131
5.6 AS-Interface
134
5.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 5
143
6 Informationsverarbeitung
145
6.1 Überblick
146
6.2 Speicherprogrammierbare Steuerungen
149
6.2.1 Arbeitsweise
152
6.2.2 Umsetzungen/Realisierungen
154
6.2.3 Programmiersprachen
155
6.3 Übungsaufgaben zu Kapitel 6
158
7 Projektierung und Planung
159
7.1 Einführung
160
7.2 Fließbilder
161
7.2.1 Grundfließbild
161
7.2.2 Verfahrensfließbild
162
7.3 R&I-Fließbilder und PLT-Stellen
164
7.4 PLT-Stellenblatt und PLT-Stellenplan
171
7.4.1 PLT-Stellenblatt
171
7.4.2 PLT-Stellenplan
174
7.5 Anlagenkennzeichnung
179
7.6 Projektierungsphasen
181
7.6.1 Planungsphase
182
7.6.2 Definitionsphase
183
7.6.3 Entwurfsphase
184
7.6.4 Realisierungsphase
184
7.6.5 Inbetriebsetzungsphase/Abnahmephase
184
7.6.6 Phasen am Beispiel verfahrenstechnischer Anlagen
185
7.7 Rechnergestützte Projektierung
193
7.7.1 Arten von CAE-Systemen
194
7.7.2 Ausprägungen von CAE-Systemen
195
7.7.3 CAE-System PLANEDS
197
7.8 Übungsaufgaben zu Kapitel 7
204
7.9 Zusammenfassung
207
Abkürzungen, Symbole und Formelzeichen
209
Anhang
213
A Kennbuchstaben zur Kennzeichnung einer PLT-Stelle nach DIN 19227
215
B Normen – Übersicht (Auswahl)
217
C Nutzerorganisationen/Gremien
220
D Übersicht Feldbussysteme
222
E Häufig verwendete Symbole
224
F Kennbuchstaben zur Kennzeichnung nach DIN EN 62424
225
PCE-Kategorien
225
PCE-Verarbeitungsfunktionen
226
Literatur
227
Index
229
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