Die praktischen Lehrveranstaltungen aus den Gebieten der Steuerungs- und Automatisierungstechnik sowie der Regelungstechnik finden im Labor für Simulation, Steuerung und Regelung statt:

- Praktikum und Übung zur Steuerungs- und Regelungstechnik (Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen)

- Praktikum und Übung zur Steuerungs- und Regelungstechnik (Studiengang Mechatronik)

Unser Fächerangebot trägt dem Bedarf der im Rhein-Main-Gebiet ansässigen Industrieunternehmen Rechnung. Die Branche der Automobilzulieferer profitiert von der soliden steuerungs- und regelungstechnischen Grundausbildung unserer Ingenieure ebenso wie Firmen, die in der Automatisierungs- oder Verfahrenstechnik tätig sind.

Steuerungs- und Regelungstechnik

Die Lehrveranstaltung Steuerungs- und Regelungstechnik ist im vierten Studiensemester des Studiengangs Mechatronik und im siebten Semester des Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen angesiedelt. Die im seminaristischen Unterricht behandelten Lehrinhalte werden in Form von Übungen vertieft und in einem Laborpraktikum angewandt.

  • Grundbegriffe der Automatisierungstechnik: allgemeine Struktur eines automatisierten Prozesses, Technische Realisierungsformen von Steuerungen und Regelungen, Klassifizierung technischer Prozesse, Klassifizierung von Steuerungen und Regelung
  • Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS): Aufbau und Funktionsweise einer SPS, SPS-Programmierung nach IEC 61131-3, Datentypen und Variablen, Programmorganisationseinheiten, Programmiersprachen (FBS, KOP, AWL, AS, ST), Verwendung von Speicher- und Zeitgliedern, Verriegelung von Speichern, Programmierung von Ablaufsteuerungen, unsichere AS-Netzwerke
  • Grundbegriffe der Regelungstechnik: Gegenüberstellung der Funktionsprinzipien von Steuerungen und Regelungen
  • Blockschaltbilddarstellung
  • Modelle des statischen und dynamischen Übertragungsverhaltens, Systembeschreibung mit Hilfe spezieller Testfunktionen
  • Ableiten von Signalflussplänen aus gegebenen Differentialgleichungen
  • Übertragungsfunktionen und Blockschaltbildtransformation
  • Pol- und Nullstellen, Definition und Messung von Frequenzgängen
  • Bode-Diagramm
  • Zusammenhang zwischen Frequenzgang und Differentialgleichung
  • Aufstellen von Simulationsmodellen in Matlab/Simulink
  • Die wichtigsten Formen stetiger Regler und deren Eigenschaften
  • Reglerentwurf und Stabilitätsuntersuchungen
  • Stabilität von Regelkreisen und Anwendung algebraischer Stabilitätskriterien
  • Wurzelortskurven-Verfahren
  • Simulation des Regelkreisverhaltens mittels Matlab/Simulink
  • Digitale Regelungen: das Prinzip der digitalen Regelung, Aufbau eines digitalen Regelkreises, Zeit- und Wertdiskretisierung von Prozesssignalen, zeitdiskrete Realisierung der Standard-Regler, Beschreibung mittels Differenzengleichungen, Beispiel der Realisierung eines digitalen PID-Reglers

 

Im Rahmen des Praktikums sind an den im Labor vorhandenen Versuchsstationen verschiedene Automatisierungsaufgaben zu lösen. Hierzu zählt u. a. die Erstellung eines SPS-Programms zur Realisierung einer zeit- und prozessgeführten Ablaufsteuerung. Weitere Lerninhalte, die an den Stationen behandelt werden, sind die Funktionsweise pneumatischer Ventile und Zylinder sowie die Analyse der zur Automatisierung der Stationen erforderlichen Prozesssensoren. Darüber hinaus werden im Praktikum regelungstechnische Versuche durchgeführt, welche die Themenkomplexe der theoretischen sowie der experimentellen Modellbildung, den Reglerentwurf und die Reglerauslegung abdecken.