Simulic
Deutsch

Technische Systeme – Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe und Rückführung

TechnikTechnisches Zeichnen und KonstruktionAlter 15–16

Simulic.comWird geladen …

Mit meiner Klasse nutzen

Ein Echtzeit-Blockschaltbild eines bekannten technischen Systems (Warmwasserspeicher, Klimaanlage, Reiskocher oder Wassertank mit Schwimmerventil): Sollwertvorgabe, Steuer- bzw. Regelglied, Regelstrecke und Ausgang sowie eine Rückführung, die den Messwert an den Regler zurückmeldet. Die Lernenden stellen den Sollwert ein, schalten die Rückführung ein oder aus, drücken „Störung an“, um kaltes Wasser zulaufen zu lassen oder die Zimmertür zu öffnen, und vergleichen zwei Kurven: Der geschlossene Regelkreis folgt dem Sollwert genau, die offene Steuerkette driftet weit ab und gerät außer Kontrolle.

Lektion: Technische Systeme: Eingabe-, Verarbeitungs- bzw. Steuerungs- und Ausgabeelemente sowie Rückführung

Was sie zeigt

Ein technisches System lässt sich in Blöcken beschreiben: ein Eingabeelement, an dem der gewünschte Wert eingestellt wird, ein Verarbeitungs- und Steuerelement, das entscheidet, und ein Ausgabeelement, das auf das gesteuerte Objekt wirkt. Mit Rückführung misst ein Sensor die Ausgangsgröße und meldet sie an den Regler, der sie mit dem Sollwert vergleicht; das ist ein geschlossener Regelkreis. Die Simulation verwendet eine einfache Zweipunktregelung, daher pendelt die Ausgangsgröße in einem schmalen Band um den Sollwert. Ohne Rückführung liefert die offene Steuerung weiter Energie und entfernt sich weit vom Ziel.

So funktioniert es

Wählen Sie ein technisches System, stellen Sie den Sollwert ein und klicken Sie mit aktiver Rückführung auf Start; beobachten Sie, wie die Kurve steigt und dann nahe am Sollwert pendelt. Klicken Sie auf Störung an, etwa das Öffnen des Kaltwasserhahns, und sehen Sie, wie der Regler ausgleicht. Klicken Sie dann auf Rückführung aus und wiederholen Sie den Versuch, nachdem die Lernenden das Ergebnis vorhergesagt haben. Klicken Sie auf jeden Block im Diagramm, um seine Aufgabe zu lesen, und vergleichen Sie die Sensoren der vier Systeme.

Einstellbare Parameter

  • Technisches System 20-Liter-Warmwasserspeicher – 2500 W, Raumklimaanlage – 2500 W, Elektrischer Reiskocher – 700 W, Dachwassertank mit Schwimmerventil
  • Sollwert (Temperatur oder Wasserstand) 16–110 °C oder cm
  • Rückführung aktiv (geschlossener Regelkreis)
  • Stärke der äußeren Störung 0–100 %
  • Simulationsgeschwindigkeit 0,2–5 min/s

Fragen zum Erkunden

  1. Welches Bauteil wirkt beim Wassertank mit Schwimmerventil als Sensor im Regelkreis?
  2. Was geschieht mit der Temperatur des Warmwasserspeichers, wenn die Rückführung ausgeschaltet wird, und warum?
  3. Warum pendelt die Ausgangsgröße des geschlossenen Regelkreises um den Sollwert, statt genau darauf zu bleiben?

Ähnliche Simulationen