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Automationskonzepte. 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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Entwerfen, Erstellung und Wartung von Steuerungenprogrammen • wesentliche Kostenfaktoren • 30-50% Planungskosten zur Programmierung • schwierige Unsicherheitsfaktoren • hohe Folgekosten bei Problemen • Anlageschäden • verzögerte Inbetriebnahme
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
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?
Funktionskonzepte Was soll das System können:Funktionskonzepte Aufgabe: Vereinheitlichung der Funktionalität
Strukturierungskonzepte Aufgabe: Glieder der Aufgaben festlegen
Implementierungskonzepte Stark von der Entwicklungsumgebung abhängig
Ziel der Funktionskonzepte • Vereinheitlichung der Funktionalität für • Namensgebung der Typen und ihrer Instanzen • Sicherheitsfunktionen • Bedienung, Parametrisierung • Synchronisationprinzipien • Automationsgrade • Koordinationssteuerungen, Rezepturprinzipien, Teach-in • Betriebsarten, Statuskonzept
Wieso Funktionskonzepte • funktionsfähige Anlage vor bankrott im Chaos • einfachere Anlagenbedienung • konsistene Programmierung • erweiterbare Lösung • Wiederverwendbarkeit • Testbarkeit
Nutzen: • Anlagekosten besser im Griff • konsistente Automatisierung
Nutzen: • Standardisierte Schnittstelle: • unabhängig von Grundfunktionstyp • einfach zu verstehen • einfach zu visualisieren • einfach zu implementieren
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
Programmerstellung • Strukturierung • Gliederung des Problemes nach hierarchischen, funktionalen und zeitlichen Gesichtspunkten • Erstellen der Funktionspläne und Schalt-bedingungen • Codierung • Test und Inbetriebnahme
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
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
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
Wie strukturieren • Zuammenhängende Probleme • Abhängigkeiten • Charakteristische Zustände des Systems erkennen • Hierarchische Strukturen bilden • Beziehungen zwischen den Ebenen festlegen • In den Ebenen unabhängige Module bilden
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.
Einzelgerätesteuerung • Steuerung eines Geräts oder Sensors • Beispiel: • Motorensteuerung • Regler für Linearachse • Sensor mit Visualisierung und Grenzwertbildung • Gerätetreiber
Grundfunktion • Praktische, intelligente Funktionen mehrerer Geräte zusammen oder einer einzelnen Maschine • Steuereinheit einer modular aufgebauten Anlage • Wiederverwendbares Know-How • Testeinheit für Inbetriebnahme und QS
Teilanlagensteuerung • Steuerung einer Maschinengruppe oder Station • Steuert Grundfunktionen mittels Fahrweisen und Parameter • Oft auch eine Steuerungs-Hardwareeinheit
Anlagensteuerung • Koordiniert die Teilanlagensteuerungen oder Fertigungszellen • Realisiert als Koordinationssteuerung und Leitsysteme
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
Grundsätze zur Gliederung • Implementierungsunabhängige Wechselwirkungen zwischen Einheiten der gleichen Hierarchieebene • Bildung von mehrfach verwendbaren Einheiten • Einfache, minimale Parametrierung der Einheiten
Grundsätze zur Gliederung • Stufengerechte Verteilung der Teilaufgaben • Steuereinheiten müssen als Einheit sinnvoll bedient werden können
Implementierung • Variablen Namen • typische Frameworks (Bsp Zustandsautomaten mit case und Schaltbedingung) • Komponententechnologien
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
Standardisierung auf Applikationsniveau Spezifisch Werkzeugmaschinen • OSACA association (EU) • HÜMNOS (D) • OAC/MOS (USA) • OSEC (Japan)
Standardisierung auf Systemniveau • Open Control (Namhafte Hersteller von Geräten der Automatisierungstechnik)
