Heimbold Einführung in die Automatisierungstechnik

Automatisierungssysteme, Komponenten, Projektierung und Planung
2. aktualisierte und erweiterte Auflage 2025
ISBN: 978-3-446-48111-4
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 237 Seiten

Automatisierung ist in Zeiten des digitaleln Wandels und des Fachkräftemangels ein gesellschaftlicher Megatrend. Dieses Lehrbuch liefert eine fundierte und kompakte Einführung in das breite Gebiet der Automatisierungstechnik.
Angefangen bei den Grundlagen des Fachgebiets und der Klärung wichtiger Grundbegriffe und technischer Prozesse werden Aufbau und Struktur von Automatisierungssystemen näher erläutert. Schritt für Schritt lernen Leser:innen so die Schnittstellen zum Prozess kennen und anwenden.
Die Projektierung und Planung von Automatisierungsanlagen stellt dabei einen Schwerpunkt dar und zeigt den Weg von der Automatisierungsaufgabe bis hin zu den notwendigen Planungsunterlagen zur Errichtung einer Anlage. Ein durchgängiges Beispiel verdeutlicht die einzelnen Bearbeitungsstufen. Zahlreiche Beispiele, Bilder und Übungen runden die Darstellung ab, erleichtern das Verständnis und den Transfer in die Praxis. Im Internet stehen die Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Verfügung.
Es richtet sich an Studierende der Elektrotechnik, der Mechatronik sowie der Steuer- und Regelungstechnik. Für Ingenieur:innen und Wirtschaftsingenieur:innen in der Praxis ist es zudem ein praktisches Nachschlagewerk.
Aus dem Inhalt: Grundlagen; Aufbau und Struktur von Automatisierungssystemen; Messtechnik; Stelltechnik; Kommunikation; Informationsverarbeitung; Projektierung und Planung von Automatisierungsanlagen. Für die Neuauflage wurde das Lehrbuch aktualisiert und punktuell um diese Themen erweitert: RAMI, ethernetbasierte Systeme, ASi-5.

Prof. Dr.-Ing. Tilo Heimbold lehrt Automatisierungstechnik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der HTWK Leipzig.

Autoren/Hrsg.

Heimbold, Tilo

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;7
2;Inhalt;9
3;1 Einführung;13
3.1;1.1 Grundlagen/Begriffe;13
3.1.1;1.1.1 Ziele der Automatisierung;15
3.1.2;1.1.2 Begriffe;17
3.2;1.2 Technische Prozesse;22
3.2.1;1.2.1 Begriffsbestimmung;22
3.2.2;1.2.2 Klassifizierung technischer Prozesse;25
3.3;1.3 Prozessleittechnik;35
3.4;1.4 Ebenenmodelle;38
3.4.1;1.4.1 Automatisierungspyramide;38
3.4.2;1.4.2 Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0;41
3.5;1.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 1;43
4;2 Aufbau und Struktur von Automatisierungssystemen;45
4.1;2.1 Automatisierungsstrukturen;45
4.2;2.2 Automatisierungshierarchien;52
4.3;2.3 Verteilte Systeme;54
4.4;2.4 Redundanzstrukturen;56
4.5;2.5 Automatisierungstechnik – gestern/heute;64
4.6;2.6 Übungsaufgaben zu Kapitel 2;66
5;3 Messeinrichtungen;67
5.1;3.1 Allgemein;68
5.2;3.2 Einteilung;71
5.2.1;3.2.1 Signalart;72
5.2.2;3.2.2 Systemfähigkeit;73
5.2.3;3.2.3 Funktionalität;74
5.3;3.3 Messprinzipien am Beispiel Temperatur;76
5.3.1;3.3.1 Widerstandsthermometer;78
5.3.2;3.3.2 NTC – Negative Temperature Coefficient;79
5.3.3;3.3.3 PTC – Positive Temperature Coefficient;80
5.3.4;3.3.4 Thermoelement;80
5.3.5;3.3.5 Gegenüberstellung mit Widerstandsthermometer;81
5.3.6;3.3.6 Pyrometer;82
5.3.7;3.3.7 Geräte;82
5.3.8;3.3.8 Messfehler;83
5.4;3.4 Anwendungsbeispiel;84
5.5;3.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 3;85
6;4 Stelleinrichtungen;87
6.1;4.1 Allgemein;87
6.2;4.2 Einteilung;89
6.2.1;4.2.1 Elektrische Aktuatoren;91
6.2.2;4.2.2 Pneumatische Aktuatoren;93
6.2.3;4.2.3 Hydraulische Aktuatoren;95
6.2.4;4.2.4 Gegenüberstellung;98
6.2.5;4.2.5 Elektronische und unkonventionelle Aktuatoren;98
6.3;4.3 Intelligente Aktuatoren;99
6.4;4.4 Beispielanwendungen aus der Prozessautomatisierung;101
6.4.1;4.4.1 Ventil;103
6.4.2;4.4.2 Antriebe;105
6.4.3;4.4.3 Positioner;107
6.5;4.5 Übungsaufgaben zu Kapitel 4;109
7;5 Industrielle Kommunikation;111
7.1;5.1 Allgemein;111
7.2;5.2 Feldbussysteme;116
7.3;5.3 Buseigenschaften;119
7.3.1;5.3.1 Netzwerktopologie;119
7.3.2;5.3.2 Zugriffsverfahren;121
7.3.3;5.3.3 Datensicherung;123
7.3.4;5.3.4 Telegrammformat;124
7.3.5;5.3.5 Binäre Informationsdarstellung;125
7.3.6;5.3.6 Übertragungsstandards;126
7.3.7;5.3.7 Übertragungsgeschwindigkeit;127
7.3.8;5.3.8 Übertragungsmedium;127
7.3.9;5.3.9 Funklösungen;128
7.3.10;5.3.10 Systemkomponenten;130
7.3.11;5.3.11 Standardisierung/Zertifizierung;130
7.4;5.4 IO-Link;131
7.5;5.5 Industrielösungen;133
7.6;5.6 AS-Interface;136
7.7;5.7 Übungsaufgaben zu Kapitel 5;146
8;6 Informationsverarbeitung;147
8.1;6.1 Überblick;148
8.2;6.2 Speicherprogrammierbare Steuerungen;151
8.2.1;6.2.1 Arbeitsweise;154
8.2.2;6.2.2 Umsetzungen/Realisierungen;156
8.2.3;6.2.3 Programmiersprachen;157
8.3;6.3 Übungsaufgaben zu Kapitel 6;160
9;7 Projektierung und Planung;161
9.1;7.1 Einführung;162
9.2;7.2 Fließbilder;163
9.2.1;7.2.1 Grundfließbild;163
9.2.2;7.2.2 Verfahrensfließbild;164
9.3;7.3 R&I-Fließbilder und PLT-Stellen;166
9.4;7.4 PLT-Stellenblatt und PLT-Stellenplan;173
9.4.1;7.4.1 PLT-Stellenblatt;173
9.4.2;7.4.2 PLT-Stellenplan;176
9.5;7.5 Anlagenkennzeichnung;181
9.6;7.6 Projektierungsphasen;183
9.6.1;7.6.1 Planungsphase;184
9.6.2;7.6.2 Definitionsphase;185
9.6.3;7.6.3 Entwurfsphase;186
9.6.4;7.6.4 Realisierungsphase;186
9.6.5;7.6.5 Inbetriebsetzungsphase/Abnahmephase;186
9.6.6;7.6.6 Phasen am Beispiel verfahrenstechnischer Anlagen;187
9.7;7.7 Rechnergestützte Projektierung;195
9.7.1;7.7.1 Arten von CAE-Systemen;196
9.7.2;7.7.2 Ausprägungen von CAE-Systemen;197
9.7.3;7.7.3 CAE-System PLANEDS;199
9.8;7.8 Übungsaufgaben zu Kapitel 7;206
9.9;7.9 Zusammenfassung;209
10;Abkürzungen, Symbole und Formelzeichen;211
11;Anhang;215
11.1;A Kennbuchstaben zur Kennzeichnung einer PLT-Stelle nach DIN 19227;217
11.2;B Normen – Übersicht (Auswahl);219
11.3;C Nutzerorganisationen/Gremien;222
11.4;D Übersicht Feldbussysteme;224
11.5;E Häufig verwendete Symbole;226
11.6;F Kennbuchstaben zur Kennzeichnung nach DIN EN 62424;227
12;Literatur;229
13;Index;233

Über Autor(innen)

Heimbold, Tilo
Prof. Dr.-Ing. Tilo Heimbold lehrt Automatisierungstechnik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der HTWK Leipzig.