Steuerung und Regelung

Der Stand der heutigen Technik ist durch die fortschreitende Automatisierung von Produktionsabläufen bestimmt. Steuerungs- und Regelungstechnik schaffen die Grundlage für die Automatisierung.

Steuerung
Vereinfacht kann zunächst gesagt werden: Steuern ist ein Vorgang, bei dem eine Steuergröße durch andere Größen beeinflußt wird. Abweichungen vom eingestellten Wert, die infolge Störungen eintreten, werden nicht erfaßt, um für eine Korrektur ausgenutzt zu werden. Kennzeichnend für das Steuern ist der offene Wirkungsablauf, die Steuerkette. Unter Steuerung versteht man einen Vorgang, bei dem durch eine Eingangsgröße eine Ausgangsgröße in einem Gerät oder einer Anlage in bestimmter Weise beeinflußt wird. Zur Steuerung gehören die Steuereinrichtung und die Steuerstrecke. Die Steuerstrecke kennzeichnet den Bereich, der beeinflußt werden soll.

Regelung
Unter Regelung versteht man einen Vorgang, bei dem eine physikalische Größe fortlaufend gemessen, mit einem eingestellten Wert verglichen und an diesen angeglichen wird. Durch die Rückführung der Ausgangsgrößen auf den Eingang (Rückkopplung) entsteht ein geschlossener Wirkungskreislauf, der Regelkreis. Der Regler enthält als Funktionseinheit den Sollwertgeber, eine Meßeinrichtung für den Istwert und den Vergleicher.
Als Beispiel für einen Regelkreis wollen wir die Hotmelt-Klebung betrachten. Am Sollwertgeber (Thermometer außerhalb des Topfes) wird der Sollwert 120 (Temperatur des Leims) eingestellt. Die Maßeinrichtung erfaßt über einen Fühler (Thermometer im Leimtopf) den momentanen Wert (Istwert = Temperatur des Leims, den dieser im Moment hat) der Größe, die konstant zu halten ist. Im Vergleicher werden nun Istwert und Sollwert verglichen. Die Differenz der beiden Werte, also die Abweichung, wird an das Stellglied (Relais, das den Heizkreis einschaltet) weitergegeben. Über das Stellglied wird in der Regelstrecke die zu regelnde Größe so verändert, bis die Differenz zwischen Istwert und Sollwert ungefähr Null ist. Durch die Rückkopplung der Ausgangsgrößen auf das Stellglied entsteht ein geschlossener Wirkungskreislauf. Eine Steuerung läge vor, wenn diese Rückkopplung nicht stattfinden würde.

Steuerungen und Regelungen an Buchbindereimaschinen
Am Beispiel einer Buchfertigungsstraße lassen sich am besten anwendungsbezogene Beispiele für Steuerungen und Regelungen aufzeigen. In einer Messeinrichtung werden die Maße des Buchblocks und der Buchdecke erfasst oder anhand von vorgegebenen Daten dem Rechner der Maschine eingegeben. Aus diesen Daten wiederum werden in Millisekunden die Positionen der Verstelleinrichtungen errechnet und die eventuell zu tauschenden Wechselteile auf dem zum Rechner gehörenden Bildschirm angezeigt. Per Knopfdruck sind in wenigen Sekunden alle Verstelleinrichtungen auf die Position gefahren, die den Daten des erfassten Buches entsprechen. All diese Werte werden mit entsprechendem Klartext auf dem Bildschirm angezeigt. Von Hand lassen sich diese Werte jederzeit per Knopfdruck auf gewünschte Werte korrigieren, um mit einem weiteren Knopfdruck für ein gleiches Produkt auch nach beliebiger Zeit vom Rechner wieder abrufbar zu sein. Fehleinstellungen per Hand über die Formatgrenzen hinaus werden sofort als solche erkannt und angezeigt.
Ein Beispiel für eine elektronische Regelung stellt an der Buchfertigungsstraße der gleichstromgeregelte Hauptantrieb dar. Über ein im Schaltpult befindliches Potentiometer lässt sich der Hauptantrieb auf jede gewünschte Geschwindigkeit einstellen, die auf einem in Takten geeichten Instrument ablesbar ist. Ein mit dem Antriebsmotor mechanisch gekoppelter Tachogenerator meldet dem Regelgerät jede Abweichung von der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit, zum Beispiel verursacht durch mechanische Lastspitzen. Eine Regelung im Gleichstromregelgerät gleicht dann in Bruchteilen von Sekunden diese Unregelmäßigkeit aus. Dies bedeutet wiederum eine konstante Produktionsgeschwindigkeit und somit ein quantitativ immer gleiches Produkt.