Definition und Ablauf:
Der Automatisierungszyklus beschreibt den grundlegenden, kontinuierlichen Ablauf, in dem ein automatisiertes System einen physikalischen Prozess überwacht, beeinflusst und anpasst. Er ist das Herzstück jeder Steuerungs- und Regelungsaufgabe und wird in einer Schleife immer wieder durchlaufen. Man kann ihn vereinfacht in drei Hauptschritte unterteilen:
- Messen (Erfassen):
- Sensoren erfassen den aktuellen Zustand des Prozesses oder der Umgebung. Dies können physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Position, Füllstand, Stromstärke oder Licht sein.
- Diese analogen oder digitalen Signale werden in das Steuerungssystem eingegeben (z.B. über Analogeingänge oder Digitaleingänge der SPS).
- Verarbeiten (Entscheiden):
- Die Steuerung (z.B. eine SPS, ein Industrie-PC, ein Regler) empfängt die gemessenen Werte.
- Im Steuerungsprogramm werden diese Werte verarbeitet, mit Sollwerten oder Grenzwerten verglichen und logische sowie mathematische Operationen durchgeführt.
- Basierend auf den programmierten Algorithmen und den aktuellen Prozessdaten wird entschieden, welche Aktion als Nächstes ausgeführt werden muss, um den Prozess im gewünschten Zustand zu halten oder ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
- Stellen (Ausführen):
- Die Steuerung gibt entsprechende Befehle an die Aktoren aus.
- Aktoren (z.B. Motoren, Ventile, Heizungen, Roboterarme) setzen diese elektrischen Signale in physikalische Aktionen oder Änderungen im Prozess um.
- Diese Aktion beeinflusst den Prozess, dessen neuer Zustand dann im nächsten Zyklus von den Sensoren erneut gemessen wird.
Dieser Zyklus wiederholt sich kontinuierlich und oft mit sehr hoher Geschwindigkeit (im Millisekundenbereich), um eine Echtzeitfähigkeit und eine präzise Steuerung bzw. Regelung des Prozesses zu gewährleisten.
Bedeutung in der Automatisierung:
Das Verständnis des Automatisierungszyklus ist fundamental für das Design und die Optimierung von Automatisierungssystemen:
- Regelungstechnik: Der Automatisierungszyklus ist die Basis jedes Regelkreises (z.B. PID-Regler).
- SPS-Programmierung: Die Zykluszeit der SPS ist direkt mit der Geschwindigkeit und Präzision des Automatisierungszyklus verbunden.
- Systemdesign: Die Auswahl der Komponenten (Sensoren, Steuerungen, Aktoren) muss aufeinander abgestimmt sein, um die Anforderungen an die Zykluszeit und Reaktionsfähigkeit zu erfüllen.
- Fehlersuche: Bei Problemen im Prozess hilft das Verständnis des Zyklus, die Ursache zu lokalisieren (Ist das Problem in der Messung, der Verarbeitung oder der Stellung?).
Die Effizienz und Stabilität eines automatisierten Prozesses hängen maßgeblich davon ab, wie schnell und präzise dieser Zyklus durchlaufen wird.
→ Siehe auch: Zykluszeit, Sensor, Aktor, SPS, Regelkreis, Echtzeitfähigkeit, Steuerung
