Pap 02 Reaktor

Praktikumsvorbereitung

Peripherie

Unter Peripherie versteht man Aktoren und Sensoren, die an eine Steuerung angschlossen werden können. Die Geräte können über einen Bus (ProfiBUS oder andere Feldbussysteme) verbunden werden.

Schütz

ist ähnlich wie ein Relais ein mechanischer, pneumatischer oder elektrischer Schalter. Er kann wesentlich größere Leistungen an oder ausschalten.

System

Ein System grenzt Bereiche aus der Umwelt zu einem Modellsystem vollständig ab. Erst durch Definition von Ein- und Ausgängen ist eine Interaktion mit dem System möglich. Innerhalb des Systems sind Zustände definiert, die das System beschreiben.

Automatenmodell nach Mealy

Modellierung des Verhaltens sequentiell arbeitender Automaten. Dabei werden die Eingänge X, Ausgänge Y und Zustände Z definiert, die zeitabhängig beschrieben werden. Zwei Funktionen werten die Eingänge und die Zustände aus und geben jeweils einen Zustand (Überführungsfunktion) und ein Wert für einen Ausgang (Ausgabefunktion) aus.

Überführungsmatrix

beschreibt für alle Eingangskonfigurationen die jeweiligen Folgezustände in Tabellenform. Sie hat ähnliche Form wie die Schaltbelegungstabelle.

Ausgabematrix

beschreibt für alle Eingangskonfigurationen die jeweiligen Ausgangskonfigurationen in Tabellenform.

Elemente des Zustandsgraphen

Ein Zustandsgraph zeigt die Übergänge zwischen den Zuständen und zeigt anschaulich die Aufgabenstellung.

disjunktive Normalform

Die disjunktive Normalform eines boolschen Terms besteht in der äußeren Ebene aus O- und in der innernen Ebene aus U-Verknüpfungen.

(1)

\begin{align} \left( x_1 \cdot \bar{x}_2 \cdot x_3 \right) + \left( \bar{x}_1 \cdot x_2 \right) \end{align}

Bestandteile und Funktion der Anlage
An diesem Praktikumstag wird ein Reaktor mit einer Steuerungssoftware ausgestattet. Zur Sicherheit des Benutzers muss gewährleistet werden, dass keine zu hohen Drücke oder Temperaturen entstehen können. Auf der anderen Seite dürfen wegen dem Produkt und seiner Eigenschaften gewissen Drücke oder Temperaturen nicht unterschritten werden.
Der Aufbau beinhaltet 4 Sensoren, die zur Druck- und Temperaturüberwachung eingesetzt werden. Für die Bedienung werden zwei Taster eingesetzt, um die Anlage zu starten oder stoppen. Über eine Heizung und eine Kühlwasserpumpe als Aktoren kann die Temperatur des Reaktors beeinflusst werden. Ein entstehender Überdruck kann durch ein Sicherheitsventil abgelassen werden und ein Umwälzer kann den Reaktorinhalt durchmischen. Zur Visualisierung der Zustände sind Signalgeber angebracht, um Sensorzustände und Betriebsarten anzuzeigen.
Der Reaktor kann auf drei Arten betrieben werden. Im "Anfahren" wird zunächst Heizung und Umwälzer aktiv bis gewünschte Temperatur und Druck erreicht ist. Die Anlage schaltet nun auf "Normalbetrieb" und überwacht die Sicherheit im Rahmen der Temperatur und Druck. Bei einem zu großen Druck schaltet der Reaktor auf "Alarm" und öffnet das Sicherheitsventil.

Überführungsmatrix Schafsleben

Belegungstabelle
Eingang	Übergang	Bezeichnung
x1	Hunger	"1", wenn Schaf Hunger hat
x2	Schlafplatz	"1", wenn Schlafplatz erreicht
x3	Grasplatz	"1", wenn Grasplatz erreicht

Überführungsmatrix
	$\overline{x}_1 \overline{x}_2 \overline{x}_3$	$x_1 \overline{x}_2 \overline{x}_3$	$\overline{x}_1 x_2 \overline{x}_3$	$\overline{x}_1 \overline{x}_2 x_3$	$\overline{x}_1 x_2 x_3$	$x_1 \overline{x}_2 x_3$	$x_1 x_2 \overline{x}_3$	$x_1 x_2 x_3$
S	S	P	S	S	S	P	P	P
P	P	P	S	P	S	F	P	F
F	P	P	F	P	F	P	F	F

Überführungsmatrix Badewanne

In einer Propagation darf eine bestimmte Temperatur nicht überschritten werden und es muss ein Minimum an Sauerstoffgehalt vorliegen. Ist eine bestimmte Biomasse erreicht, dann wird die Propagation beendet, indem das Auslassventil geöffnet wird.

Belegungstabelle
E/A	Übergang	Bezeichnung
x1	maximale Temperatur	"1", wenn maximale Temperatur erreicht
x2	niedriger Sauerstoffgehalt	"1", wenn Sauerstoffgehalt zu niedrig
x3	optimale Biomasse	"1", wenn optimale Biomasse erreicht wurde
y1	LED Sauerstoff "rot"	"1", wenn Sauerstoffgehalt zu niedrig
y2	LED Kühlen "blau"	"1", wenn maximale Temperatur erreicht
y3	LED Ventil "grün"	"1", wenn optimale Biomasse erreicht wurde

Überführungsmatrix
	$\overline{x}_1 \overline{x}_2 \overline{x}_3$	$x_1 \overline{x}_2 \overline{x}_3$	$\overline{x}_1 x_2 \overline{x}_3$	$\overline{x}_1 \overline{x}_2 x_3$	$\overline{x}_1 x_2 x_3$	$x_1 \overline{x}_2 x_3$	$x_1 x_2 \overline{x}_3$	$x_1 x_2 x_3$
P	P	K	B	A	A	K	K	K
B	P	K	B	A	A	K	K	K
K	P	K	B	A	A	K	K	K
A	A	A	A	A	A	A	A	A

Ausgabematrix
	$\overline{x}_1 \overline{x}_2 \overline{x}_3$	$x_1 \overline{x}_2 \overline{x}_3$	$\overline{x}_1 x_2 \overline{x}_3$	$\overline{x}_1 \overline{x}_2 x_3$	$\overline{x}_1 x_2 x_3$	$x_1 \overline{x}_2 x_3$	$x_1 x_2 \overline{x}_3$	$x_1 x_2 x_3$
P	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$y_1 \overline{y}_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$
B	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$y_1 \overline{y}_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$
K	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$y_1 \overline{y}_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$	$\overline{y}_1 y_2 \overline{y}_3$
A	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$	$\overline{y}_1 \overline{y}_2 y_3$