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18.06.2015Seite 1 Automationskonzepte. 18.06.2015Seite 2 Entwerfen, Erstellung und Wartung von Steuerungenprogrammen  wesentliche Kostenfaktoren  30-50%

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1 Seite 1 Automationskonzepte

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

3 Seite 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 Seite 4 Betrachtungsweisen: 4+1-Modell nach Kruchten Was soll das System können? Wie wird die Softwareerstellung organisiert? Wie ist die Architektur der Applikation? Wie sieht die Systemstruktur aus?

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

6 Seite 6 Strukturierungskonzepte

7 Seite 7 Strukturierungskonzepte Aufgabe: Glieder der Aufgaben festlegen

8 Seite 8 Implementierungskonzepte Stark von der Entwicklungsumgebung abhängig

9 Seite 9 Systemstruktur

10 Seite 10 Ziel der Funktionskonzepte  Vereinheitlichung der Funktionalität für  Namensgebung der Typen undihrer Instanzen  Sicherheitsfunktionen  Bedienung, Parametrisierung  Synchronisationprinzipien  Automationsgrade  Koordinationssteuerungen, Rezepturprinzipien, Teach-in  Betriebsarten, Statuskonzept

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

12 Seite 12 Automatisierungsgrade

13 Seite 13 Beispiele

14 Seite 14 Nutzen:  Anlagekosten besser im Griff  konsistente Automatisierung

15 Seite 15 Betriebsarten

16 Seite 16 Betriebsarten

17 Seite 17 In der Anlage:

18 Seite 18 Vereinheitlichung der Zustandsinformation

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

20 Seite 20 Sicherheitskonzepte: Begriffe

21 Seite 21 Sicherheitsstufen

22 Seite 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 Seite 23 Parametrisierung/Fahrweisen

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

25 Seite 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 Seite 26 Wieso Strukturieren?  Bedienungsfreundlichkeit  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 Seite 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 Seite 28 Wie strukturieren  Zuammenhängende Probleme  Abhängigkeiten  Charakteristische Zustände des Systems erkennen þ Hierarchische Strukturen bilden þ Beziehungen zwischen den Ebenen festlegen þ In den Ebenen unabhängige Module bilden

29 Seite 29 Strukturierung

30 Seite 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 Seite überall vorhandene Struktur

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

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

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

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

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

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

40 Seite 40 Standardisierung Uebertragung von Variablenwerten:

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

43 Seite 43

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

45 Seite 45 Wege zum Automationskonzept

46 Seite 46 Vorgehen: Von den Operationen zu den Grundfunktionen

47 Seite 47 Beispiel:

48 Seite 48 Analyse des Transportsystems:

49 Seite 49 Struktur

50 Seite 50 Vergleichen Sie:

51 Seite 51 Beispiel aus der Verfahrenstechnik

52 Seite 52 Objektorientierte Prinzipien

53 Seite 53 Interface-Standardisierung  OSACA  OPC


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