Automatisierung -
Automation

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Für die Steuerung vieler großer Einrichtungen wie dieser Stromerzeugungsstation ist nur ein minimaler menschlicher Eingriff erforderlich.

Automatisierung beschreibt eine Vielzahl von Technologien, die menschliche Eingriffe in Prozesse reduzieren. Menschliche Eingriffe werden reduziert, indem Entscheidungskriterien, Teilprozessbeziehungen und damit verbundene Aktionen vorgegeben werden – und diese Voreinstellungen in Maschinen umgesetzt werden.

Automation, umfasst die Verwendung verschiedenen Geräte und Steuerungssysteme , wie beispielsweise Maschinen , Verfahren in Fabriken , Boiler , und Wärmebehandeln Öfen , Einschalten Telefonnetze , Lenkung , und die Stabilisierung von Schiffen, Flugzeugen und anderen Anwendungen und Fahrzeugen mit menschlicher reduziert Intervention .

Automation Abdeckungen Anwendungen von einem Haushalt bis hin Thermostat mit Zehntausenden von Eingangsmessungen und Ausgangssteuersignale eines Heizkessels, zu einem großen industriellen Steuerungssystem. Auch im Bankensektor hat die Automatisierung Platz gefunden. Die Steuerungskomplexität kann von einfacher Ein-Aus-Steuerung bis hin zu mehrvariablen High-Level-Algorithmen reichen.

Bei der einfachsten Art eines automatischen Regelkreises vergleicht ein Regler einen gemessenen Wert eines Prozesses mit einem gewünschten Sollwert und verarbeitet das resultierende Fehlersignal, um eine Eingabe in den Prozess so zu ändern, dass der Prozess auf seinem Sollwert bleibt trotz Störungen. Diese Regelung mit geschlossenem Regelkreis ist eine Anwendung einer negativen Rückkopplung auf ein System. Die mathematische Grundlage der Kontrolltheorie wurde im 18. Jahrhundert begonnen und im 20. Jahrhundert schnell weiterentwickelt.

Automatisierung wurde durch verschiedene Mittel erreicht, einschließlich mechanischer , hydraulischer , pneumatischer , elektrischer , elektronischer Geräte und Computer , gewöhnlich in Kombination. Komplizierte Systeme wie moderne Fabriken, Flugzeuge und Schiffe verwenden typischerweise alle diese kombinierten Techniken. Zu den Vorteilen der Automatisierung gehören Arbeitseinsparungen, Abfallreduzierung, Einsparungen bei den Stromkosten , Einsparungen bei Materialkosten und Verbesserungen bei Qualität, Genauigkeit und Präzision.

Die Weltbank ‚s World Development Report 2019 zeigt Anzeichen dafür , dass die neuen Industrien und Arbeitsplätze im Technologiesektor die wirtschaftlichen Auswirkungen der Arbeitnehmer durch Automatisierung aufwiegen verdrängt.

Arbeitsplatzverluste und Abwärtsmobilität, die der Automatisierung zugeschrieben werden , werden seit den 2010er Jahren unter anderem in den USA, Großbritannien und Frankreich als einer von vielen Faktoren für das Wiederaufleben nationalistischer , protektionistischer und populistischer Politik angeführt .

Der Begriff Automation , inspiriert von dem früheren Wort Automatic (von Automaten kommend ), wurde vor 1947, als Ford eine Automatisierungsabteilung gründete, nicht weit verbreitet. In dieser Zeit übernahm die Industrie schnell Rückkopplungsregler , die in den 1930er Jahren eingeführt wurden.

Open-Loop und Closed-Loop (Feedback) Steuerung

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Feedback- Regelkreisen; Open-Loop-Controller und Closed-Loop- Steuerung.

Bei der Steuerung ist das Regelverhalten des Reglers unabhängig vom „Prozessausgang“ (bzw. der „geregelten Prozessgröße“). Ein gutes Beispiel dafür ist ein Heizkessel, der nur über eine Zeitschaltuhr gesteuert wird, sodass unabhängig von der Temperatur des Gebäudes für eine konstante Zeit Wärme zugeführt wird. (Die Regelaktion ist das Aus- und Einschalten des Kessels. Der Prozessausgang ist die Gebäudetemperatur).

Bei der Regelung ist das Regelverhalten des Reglers von der Prozessleistung abhängig. Im Falle der Kesselanalogie würde dies einen Temperatursensor beinhalten, der die Gebäudetemperatur überwacht und dadurch ein Signal an den Regler zurückgibt, um sicherzustellen, dass das Gebäude auf der am Thermostat eingestellten Temperatur gehalten wird. Ein Regler mit geschlossenem Regelkreis verfügt daher über eine Rückkopplungsschleife, die sicherstellt, dass der Regler eine Regelaktion ausführt, um einen Prozessausgang gleich dem "Referenzeingang" oder "Sollwert" zu liefern. Aus diesem Grund werden Regler auch als Feedback-Regler bezeichnet.

Die Definition eines geschlossenen Regelkreises nach der British Standard Institution ist "ein Regelsystem mit Überwachungsrückkopplung, wobei das aus dieser Rückkopplung gebildete Abweichungssignal verwendet wird, um die Wirkung eines Stellglieds so zu steuern, dass dazu neigen, die Abweichung auf Null zu reduzieren.'

Ebenso ist ein Feedback-Steuerungssystem ein System, das dazu neigt, eine vorgeschriebene Beziehung einer Systemvariablen zu einer anderen aufrechtzuerhalten, indem es Funktionen dieser Variablen vergleicht und die Differenz als Mittel zur Steuerung verwendet. Die fortschrittliche Art der Automatisierung, die die Fertigungs-, Flugzeug-, Kommunikations- und andere Industrien revolutioniert hat, ist die Feedback-Steuerung, die normalerweise kontinuierlich ist und Messungen mit einem Sensor und berechnete Anpassungen umfasst, um die gemessene Variable innerhalb eines festgelegten Bereichs zu halten. Die theoretische Grundlage der Closed-Loop-Automatisierung ist die Regelungstheorie .

Kontrollaktionen

Diskrete Steuerung (ein/aus)

Eine der einfachsten Steuerungsarten ist die Ein -Aus- Steuerung. Ein Beispiel ist ein Thermostat, der an Haushaltsgeräten verwendet wird, die einen elektrischen Kontakt entweder öffnen oder schließen. (Thermostate wurden ursprünglich als echte Feedback-Steuerungsmechanismen entwickelt und nicht als Ein-Aus-Thermostat für gewöhnliche Haushaltsgeräte.)

Ablaufsteuerung, bei der eine programmierte Abfolge diskreter Operationen ausgeführt wird, die häufig auf einer Systemlogik basiert, die Systemzustände beinhaltet. Ein Aufzugssteuerungssystem ist ein Beispiel für eine Ablaufsteuerung.

PID-Regler

Ein Blockschaltbild eines PID-Reglers in einer Rückkopplungsschleife, r( t ) ist der gewünschte Prozesswert oder "Sollwert" und y( t ) ist der gemessene Prozesswert.
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) durch, die geben dem Controller-Typ ihren Namen.