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Automationskonzepte
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Entwerfen, Erstellung und Wartung von Steuerungenprogrammen
wesentliche Kostenfaktoren 30-50% Planungskosten zur Programmierung schwierige Unsicherheitsfaktoren hohe Folgekosten bei Problemen Anlageschäden verzögerte Inbetriebnahme
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Vorgehensweise bei der Lösung von Steuerungsaufgaben
Effizientes Vorgehen verlangt Richtlinien Planungsprozess ist effizient, wenn gesamthaft optimal verfahren wird Strukturiertes Vorgehen für kleine und grosse Projekte gleichermassen von Bedeutung
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Betrachtungsweisen: 4+1-Modell nach Kruchten
Wie wird die Softwareerstellung organisiert? Was soll das System können? Wie sieht die Systemstruktur aus? Wie ist die Architektur der Applikation?
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Was soll das System können: Funktionskonzepte
Aufgabe: Vereinheitlichung der Funktionalität
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Strukturierungskonzepte
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Strukturierungskonzepte
Aufgabe: Glieder der Aufgaben festlegen
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Implementierungskonzepte
Stark von der Entwicklungsumgebung abhängig
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Systemstruktur
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Ziel der Funktionskonzepte
Vereinheitlichung der Funktionalität für Namensgebung der Typen und ihrer Instanzen Sicherheitsfunktionen Bedienung, Parametrisierung Synchronisationprinzipien Automationsgrade Koordinationssteuerungen, Rezepturprinzipien, Teach-in Betriebsarten, Statuskonzept
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Wieso Funktionskonzepte
funktionsfähige Anlage vor bankrott im Chaos einfachere Anlagenbedienung konsistene Programmierung erweiterbare Lösung Wiederverwendbarkeit Testbarkeit
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Automatisierungsgrade
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Beispiele
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Nutzen: Anlagekosten besser im Griff konsistente Automatisierung
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Betriebsarten
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Betriebsarten
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In der Anlage:
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Vereinheitlichung der Zustandsinformation
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Nutzen: Standardisierte Schnittstelle:
unabhängig von Grundfunktionstyp einfach zu verstehen einfach zu visualisieren einfach zu implementieren
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Sicherheitskonzepte: Begriffe
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Sicherheitsstufen
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Nutzen vereinfacht die Bedienung der Anlage massgeblich
führt zu weniger Fehlern in der Software und vereinfacht dessen Wartung und ist darum ein Qualitätsmerkmal der Steuersoftware vereinfacht die Dokumentation der Anlage
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Parametrisierung/Fahrweisen
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Programmerstellung Strukturierung
Gliederung des Problemes nach hierarchischen, funktionalen und zeitlichen Gesichtspunkten Erstellen der Funktionspläne und Schalt-bedingungen Codierung Test und Inbetriebnahme
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Wieso Strukturieren? Strukturieren = gliedern und modularisieren
Problem in Module gliedern Vermeidung von Programmierfehler Effizienz bei der Fehlersuche durch Uebersichtlichkeit Einfaches Eingrenzen und Auffinden von Fehlern Prüfaufwand für Qualitätssicherung Prüfen von einzelnen Modulen Geprüfte Module können ohne Prüfung genutzt werden
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Wieso Strukturieren? Bedienungsfreundlichkeit Flexibilität der Anlage
keine Betriebsbehinderung durch einzelne Module keine Fehlmanipulationen durch unnötige Wechselwirkungen Flexibilität der Anlage Aenderung müssen einfach und billig durchgeführt werden können Wartungskosten Wartungskosten werden reduziert
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Wieso Strukturieren? Dokumentationsaufwand
Klare Struktur verringert Erklärungsaufwand Dokumentierte Module müssen nicht noch einmal dokumentiert werden Wiederverwendbarkeit der Programme Universelle Module mehrfach verwenden Programmierkosten Niedriger durch wiederverwendbare Programme, niedriger Dokumentationsaufwand, geringere Fehler
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Wie strukturieren Zuammenhängende Probleme Abhängigkeiten
Charakteristische Zustände des Systems erkennen Hierarchische Strukturen bilden Beziehungen zwischen den Ebenen festlegen In den Ebenen unabhängige Module bilden
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Strukturierung
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Hierarchische Gliederung
Abhängigkeiten im System in vertikaler Richtung finden Uebergeordnete Funktionen kontrollieren und steuern untergeordnete Einheiten Der einer jeden Funktion umfasst nur sie selbst und der ihr direkt zugeordneten.
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+- überall vorhandene Struktur
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Einzelgerätesteuerung
Steuerung eines Geräts oder Sensors Beispiel: Motorensteuerung Regler für Linearachse Sensor mit Visualisierung und Grenzwertbildung Gerätetreiber
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Grundfunktion Praktische, intelligente Funktionen mehrerer Geräte zusammen oder einer einzelnen Maschine Steuereinheit einer modular aufgebauten Anlage Wiederverwendbares Know-How Testeinheit für Inbetriebnahme und QS
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Teilanlagensteuerung
Steuerung einer Maschinengruppe oder Station Steuert Grundfunktionen mittels Fahrweisen und Parameter Oft auch eine Steuerungs-Hardwareeinheit
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Anlagensteuerung Koordiniert die Teilanlagensteuerungen oder Fertigungszellen Realisiert als Koordinationssteuerung und Leitsysteme
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Grundsätze zur Gliederung
Uebereinstimmung zwischen Installations- und Software-Einheiten Geteilte Ressourcen bilden eigene Einheiten Minimale Wechselwirkung zwischen Einheiten der gleichen Hierarchieebene Abschalt- und Sicherheitsabschaltbereiche decken sich mit den Steuereinheiten
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Grundsätze zur Gliederung
Implementierungsunabhängige Wechselwirkungen zwischen Einheiten der gleichen Hierarchieebene Bildung von mehrfach verwendbaren Einheiten Einfache, minimale Parametrierung der Einheiten
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Grundsätze zur Gliederung
Stufengerechte Verteilung der Teilaufgaben Steuereinheiten müssen als Einheit sinnvoll bedient werden können
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Implementierung Variablen Namen
typische Frameworks (Bsp Zustandsautomaten mit case und Schaltbedingung) Komponententechnologien
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Standardisierung Uebertragung von Variablenwerten:
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Zu beachten! Nicht alle OPC-Server realisieren alle im Standard geforderten Interface (z.B. Asynchroner Transfer) je nach Konfiguration kann ein OPC-Server 90% der CPU-Last auffressen
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Standardisierung auf Applikationsniveau
Spezifisch Werkzeugmaschinen OSACA association (EU) HÜMNOS (D) OAC/MOS (USA) OSEC (Japan)
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Standardisierung auf Systemniveau
Open Control (Namhafte Hersteller von Geräten der Automatisierungstechnik)
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Wege zum Automationskonzept
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Vorgehen: Von den Operationen zu den Grundfunktionen
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Beispiel:
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Analyse des Transportsystems:
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Struktur
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Vergleichen Sie:
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Beispiel aus der Verfahrenstechnik
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Objektorientierte Prinzipien
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Interface-Standardisierung
OSACA OPC
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