Steuerungen, 1910r. - H. Haeder
Die Steuerungstechnik umfasst den Entwurf und die Realisierung von Steuerungen, das heißt, die gerichtete Beeinflussung des Verhaltens technischer Systeme (Geräte, Apparate, Maschinen, Anlagen und biologische Systeme). Sie ist, wie die Regelungstechnik, ein Teilgebiet der Automatisierungstechnik. Steuerungen werden unterteilt in binäre, analoge und digitale Steuerungen.
In Binär-Steuerungen sind die Ein- und die Ausgangsgrößen der Steuereinrichtungen binär. Die Beeinflussung des zu steuernden Systems (Steuerstrecke) erfolgt über die binären Ausgangsgrößen der Steuerung mittels der Aktoren. Beispiele für Aktoren sind eine Leuchte, ein Ventil oder ein Motor. Die binären Eingangsgrößen der Steuerung sind Bediensignale vom Menschen und Rückmeldesignale von Sensoren aus der Steuerstrecke, zum Beispiel die Schalterstellung (Ein/Aus), die Ventilstellung (Offen/Geschlossen) oder der Bewegungszustand des Motors (Drehend/Stehend). Gesteuert werden zum Beispiel eine Beleuchtung, ein Wasserfluss oder die Bewegung eines Fahrzeug-Antriebs.
Man unterscheidet bei Binär-Steuerungen zwischen Verknüpfungs- und Ablaufsteuerungen. Bei Ablaufsteuerungen werden relevante Werte der Steuergrößen an den Eingang der Steuerung mittels Sensoren rückgemeldet. Wenn dagegen Rückmeldungen fehlen, spricht man von Verknüpfungssteuerungen, deren Arbeitsweise binär oder mehrwertig ist.
Kennzeichen der Informationsverarbeitung in komplexen binären Steuerungen sind im Steuerprogramm enthaltene logische Verknüpfungen zwischen den Eingangssignalen (einschließlich der rückgemeldeten Signale von den Sensoren). Die Beschreibung und Berechnung binärer Steuerungen kann daher durch Mittel der binären Mathematik erfolgen.[1]
In analogen Steuerungen sind die Ein- und Ausgangsgrößen der Steuereinrichtung Analogsignale; diese Steuerungen besitzen keine Rückkopplungen. Beispiel einer analogen Steuerung ist die stetige Veränderung einer Hebelstellung beim Drehen einer Kurvenscheibe, an der der Hebel anliegt. Analoge Steuerungen können als Regelungen durch Differentialgleichungen beschrieben werden.
Eine Steuerung wird digitale Steuerung genannt, wenn in ihr Digitalsignale verarbeitet werden. Digitale Signale sind Mehrbitsignale, deren Einzelbits Bestandteile einer codierten Informationsdarstellung sind. Zur Verarbeitung digitaler Signale sind Steuerungsbefehle mit Byte- bzw. Wortoperanden, sogenannte Wortanweisungen, erforderlich.[2]
Heute sind die meisten Steuerungen binär oder digital, wobei die Ablaufsteuerungen bei weitem überwiegen (mehrere Steuergrößen werden nacheinander beeinflusst). Sie haben mehrere oder sogar viele Ein- und Ausgänge. Außer dem Startsignal sowie weiteren Bediensignalen stammen die Eingangssignale nicht vom Bediener, sondern aus der Steuerstrecke, und sind mit Sensoren erfasste und rückgemeldete (feedback) Zustände der Steuergrößen. Der jeweilige Folgeschritt im Ablauf wird immer erst dann ausgeführt, wenn der vorhergehende Schritt abgeschlossen ist. Somit liegen aufeinander folgende geschlossene Teil-Steuerkreise vor, die aber nicht mit dem nicht unterteilten geschlossenen Regelkreis zu verwechseln sind. Dessen Zweck ist eine bei Störungen stattfindende technische "Selbstkorrektur" der Regelgröße. Steuerungen, die zusätzlich gegen Störungen ausgelegt sind, bewirken bei gefährlichen Werten der Steuergrößen, dass der zu steuernde Prozess in einen sicheren Zustand überführt oder abgeschaltet wird.[1]
Zur Bewältigung der Komplexität moderner Steuerungen gibt es für deren Entwurf spezielle methodische Hilfen in Form verschiedener theoretischer Modelle sowie entsprechender computergestützter Werkzeuge. Solche Werkzeuge (Tools) werden auch für Simulation, Planung, Projektierung, Programmierung und Service (Fehlerdiagnose, Wartung und Instandsetzung) verwendet.
