Automationskonzepte.

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1 Automationskonzepte

2 Entwerfen, Erstellung und Wartung von Steuerungenprogrammen
wesentliche Kostenfaktoren 30-50% Planungskosten zur Programmierung schwierige Unsicherheitsfaktoren hohe Folgekosten bei Problemen Anlageschäden verzögerte Inbetriebnahme

3 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

4 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?

5 Was soll das System können: Funktionskonzepte
Aufgabe: Vereinheitlichung der Funktionalität

6 Strukturierungskonzepte

7 Strukturierungskonzepte
Aufgabe: Glieder der Aufgaben festlegen

8 Implementierungskonzepte
Stark von der Entwicklungsumgebung abhängig

9 Systemstruktur

10 Ziel der Funktionskonzepte
Vereinheitlichung der Funktionalität für Namensgebung der Typen und ihrer Instanzen Sicherheitsfunktionen Bedienung, Parametrisierung Synchronisationprinzipien Automationsgrade Koordinationssteuerungen, Rezepturprinzipien, Teach-in Betriebsarten, Statuskonzept

11 Wieso Funktionskonzepte
funktionsfähige Anlage vor bankrott im Chaos einfachere Anlagenbedienung konsistene Programmierung erweiterbare Lösung Wiederverwendbarkeit Testbarkeit

12 Automatisierungsgrade

13 Beispiele

14 Nutzen: Anlagekosten besser im Griff konsistente Automatisierung

15 Betriebsarten

16 Betriebsarten

17 In der Anlage:

18 Vereinheitlichung der Zustandsinformation

19 Nutzen: Standardisierte Schnittstelle:
unabhängig von Grundfunktionstyp einfach zu verstehen einfach zu visualisieren einfach zu implementieren

20 Sicherheitskonzepte: Begriffe

21 Sicherheitsstufen

22 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

23 Parametrisierung/Fahrweisen

24 Programmerstellung Strukturierung
Gliederung des Problemes nach hierarchischen, funktionalen und zeitlichen Gesichtspunkten Erstellen der Funktionspläne und Schalt-bedingungen Codierung Test und Inbetriebnahme

25 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

26 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

27 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

28 Wie strukturieren Zuammenhängende Probleme Abhängigkeiten
Charakteristische Zustände des Systems erkennen Hierarchische Strukturen bilden Beziehungen zwischen den Ebenen festlegen In den Ebenen unabhängige Module bilden

29 Strukturierung

30 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.

31 +- überall vorhandene Struktur

32 Einzelgerätesteuerung
Steuerung eines Geräts oder Sensors Beispiel: Motorensteuerung Regler für Linearachse Sensor mit Visualisierung und Grenzwertbildung Gerätetreiber

33 Grundfunktion Praktische, intelligente Funktionen mehrerer Geräte zusammen oder einer einzelnen Maschine Steuereinheit einer modular aufgebauten Anlage Wiederverwendbares Know-How Testeinheit für Inbetriebnahme und QS

34 Teilanlagensteuerung
Steuerung einer Maschinengruppe oder Station Steuert Grundfunktionen mittels Fahrweisen und Parameter Oft auch eine Steuerungs-Hardwareeinheit

35 Anlagensteuerung Koordiniert die Teilanlagensteuerungen oder Fertigungszellen Realisiert als Koordinationssteuerung und Leitsysteme

36 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

37 Grundsätze zur Gliederung
Implementierungsunabhängige Wechselwirkungen zwischen Einheiten der gleichen Hierarchieebene Bildung von mehrfach verwendbaren Einheiten Einfache, minimale Parametrierung der Einheiten

38 Grundsätze zur Gliederung
Stufengerechte Verteilung der Teilaufgaben Steuereinheiten müssen als Einheit sinnvoll bedient werden können

39 Implementierung Variablen Namen
typische Frameworks (Bsp Zustandsautomaten mit case und Schaltbedingung) Komponententechnologien

40 Standardisierung Uebertragung von Variablenwerten:

41 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

42 Standardisierung auf Applikationsniveau
Spezifisch Werkzeugmaschinen OSACA association (EU) HÜMNOS (D) OAC/MOS (USA) OSEC (Japan)

43

44 Standardisierung auf Systemniveau
Open Control (Namhafte Hersteller von Geräten der Automatisierungstechnik)

45 Wege zum Automationskonzept

46 Vorgehen: Von den Operationen zu den Grundfunktionen

47 Beispiel:

48 Analyse des Transportsystems:

49 Struktur

50 Vergleichen Sie:

51 Beispiel aus der Verfahrenstechnik

52 Objektorientierte Prinzipien

53 Interface-Standardisierung
OSACA OPC