27.03.2014Seite 1 Einleitung. 27.03.2014Seite 2 Tätigkeiten eines Automationsingenieurs...

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EinleitungEinleitung

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Tätigkeiten eines AutomationsingenieursTätigkeiten eines Automationsingenieurs

Automatisierungskonzepte (Anlagenkonzept) MSR-Konzepte: Feldgeräte, Konzepte der Elektrik

(Prinzipien Installation, Stromversorung, Verdrahtung ...), Archiktektur des Steuersystems

Konzepte der Automations-Informatik: Design der Steuer- und Leitsoftware

Lasten- und Pflichtenhefter für die MSR-Belange Projektmanagement

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Voraussetzungen für Erfolg:Voraussetzungen für Erfolg:

Beherrschung von formale Sprachen zur effizienten Beschreibung der Konzepte: Tabellen Ablaufdiagramme UML ...

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Transparents !Transparents !

Für Steuerungssoftware (nach L. Litz 2002):

Es ist offensichtlich, was die Steuerungssoftware gerade macht was die Steuerungssoftware in beim Eintreffen

von Aenderungen macht wie ein Fehler ohne unerwünschte Veränderung

des Rests korrigiert werden kann

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AblaufspracheSFC

AblaufspracheSFC

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Wieso graphische Ablaufsprachen?

Wieso graphische Ablaufsprachen?

geschriebene Sprache: unübersichtlich ineffizient, kompliziert

falls ... und wenn .. und gerade .. dann ... aber nur falls ..

nicht eindeutig Missverständnisse oft nur für lineare Zusammenhänge geeignet

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Wieso Ablaufsprache:Wieso Ablaufsprache:

einfach zu verstehen sehr gut geeignet für parallele Abläufe grosse theoretische Grundlagen (von Petri-

Netzen übertragbar) grosse Verbreitung

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Ziele:Ziele:

Sie können einfache Prozesse in einem Ablaufdiagramm darstellen

Sie können die Synchronisation zweier Prozesse in einem Ablaufdiagramm darstellen

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Anwendungen der Ablaufsprache & Petri-NetzeAnwendungen der Ablaufsprache & Petri-Netze

Informatik: Programmablauf darstellen parallele Prozesse modellieren und analysieren,

programmieren geteilte Ressourcen Datenbankzugriff Echtzeitsysteme Modellierung, Simulation und Analyse von Warteschlangen

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Steuerungstechnik: Modellierung, Analyse, Programmierung von

Steuerungen Parallele Prozesse

Betriebstechnik: Workflow Modellierung, Analyse von Fertigungsanlagen Abläufe in der Qualitätssicherung

Anwendungen der Ablaufsprache & Petri-NetzeAnwendungen der Ablaufsprache & Petri-Netze

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Das BegleitbeispielDas Begleitbeispiel

EIN AUS

MTemperaturüberwachung

TSH

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Ein einfaches Ablaufdiagramm:Ein einfaches Ablaufdiagramm:

A k o m m tM otor Aus

M o to r E in

Taster EIN &keine Uebertemperatur

Taster Aus /Uebertemperatur

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Elemente eines Ablaufdiagramm

Schritt:Elemente eines Ablaufdiagramm

Schritt:

Zustandsvariable Schaltzustand Aussage Bearbeitungszustand

S c h r it t

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Drehzahl erreicht

Elemente eines Ablaufdiagramms

Transition:Elemente eines Ablaufdiagramms

Transition:

Schaltbedingung

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Verbindung:Elemente eines Ablaufdiagramms

Verbindung:

Gerichtete Verbindung von Transitionen und Schritten

meist von oben nach unten, Pfeil bei Unklarheiten oder Sprüngen

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Markierung, aktiver SchrittElemente eines Ablaufdiagramms

Markierung, aktiver Schritt

Simulation des Diagramms

S c h r it t

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BeispielBeispiel

A k o m m tM o to r A u s

M o to r E in




M o to r E in



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BeispielBeispiel


M o to r E in




M o to r E in



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Verzweigungen sind nötig!Verzweigungen sind nötig!

M o to r O nN M o to r C o ilN G re e n L a m p o n

ON

O FF Temperature h igh

M o to r O ff N R e d L a m p O N

A la rm N A la rm L a m p O N

Reset

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Entweder-Oder-Verzweigung:Elemente eines Ablaufdiagramms

Entweder-Oder-Verzweigung:

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Elemente der Ablaufsprache

Entweder-Oder-Verzweigung:Elemente der Ablaufsprache

Entweder-Oder-Verzweigung:

v o rV e rz w e ig u n g

W eiche nach A

W e g A W e g B

W eiche nach B

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Start paralleler Abläufe:Elemente eines Ablaufdiagramms

Start paralleler Abläufe:

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Start paralleler Abläufe:Elemente eines Ablaufdiagramms

Start paralleler Abläufe:

v o r S ta r t

Start Prozesse A&B

P a ra lle lp ro z e ss A P a ra lle lp ro z e ss B

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Zusammenführen:Elemente eines Ablaufdiagramms

Zusammenführen:

O hn e P a n n e a n g ek om m en

Z u g p ü n k lic h e r re ic h t

P a rk p la tz g efu nd e n

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Zusammenführen:Elemente eines Ablaufdiagramms

Zusammenführen:

w e ite r

W eg A fertig

W e g A W e g B

W eg B fertig

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Synchronisation paralleler Abläufe:Elemente eines Ablaufdiagramms

Synchronisation paralleler Abläufe:

Auto bereit

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Schaltregeln:Schaltregeln:

darf nicht schalten,auch wenn ‚weiter ...‘wahr ist

disabled enabled

w e ite r

weiter ine inem Prozess


darf schalten,wenn ‚weiter ...‘wahr ist

w e ite r



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schaltetschaltet

w e ite r



w e it e r



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S c h r it t 1

S c h r it t 2

Regeln für das ZeichnenRegeln für das Zeichnen

Zwei Schritte können nicht direkt miteinan-der verbunden werden. Zwischen zwei Schritten liegt immer eine Transition.

S c h r it t 1

S c h r it t 2

Schaltbedingung

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w e ite r

W e g A W e g B

W eg B fertig

W eg A fertig

Regeln für das ZeichnenRegeln für das Zeichnen

Zwei Transitionen können nie direkt miteinander verbunden werden. Zwischen zwei Transitionen liegt immer ein Schritt.

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sondern:sondern:

w e ite r

W eg A fertig

W e g A W e g B

W eg B fertig

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Beispiel: MotorensteuerungBeispiel: Motorensteuerung

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Ausführung des AutomatenAusführung des Automaten

Aktionen: einfache Aktionen/Transaktionen zyklisch aufgerufene Aktionen

parametrisierbare Aktionen

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mögliche Zeitpunkte:mögliche Zeitpunkte:im Ablauf Aktion

beim Schalten einer Transition einfache Aktion

1 . m a l

beim Eintritt in einen Schritt, d.h. wenn derSchritt in der Berechnung des Ablaufs daserste Mal markiert ist.

einfache Aktion

Initialisierung und Berechnung einerzyklischen Aktion

x . m a l

Stationäre Markierung von Schritten. Berechnung zyklischer Aktionen

le tz e s m a l

vor dem Verlassen eines Schrittes, d.h. wenndie Schaltbedingung bereits war ist.

einfache Aktion

Berechnung und 'Abschalten' einerzyklischen Aktion

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Ablaufsprache:Ablaufsprache:

Aktionen nur in den Schritten keine parametrisierbaren Aktionen Ausführung durch Qualifiers festgelegt

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Qualifiers für Aktionen: NQualifiers für Aktionen: N

n

Zeit

n+1

n+2

activ

inactiv

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WiesoWieso

Nicht aktive Aktionen werden nicht berechnet!

Abschaltung nötig

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Qualifiers für Aktionen: P+Qualifiers für Aktionen: P+

n

Zeit

n+1

n+2

activ

inactiv

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Qualifiers für Aktionen: P-Qualifiers für Aktionen: P-

n

Zeit

n+1

n+2

activ

inactiv

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Qualifiers für Aktionen: SQualifiers für Aktionen: S

n

Zeit

n+1

n+2

activ

inactiv

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Qualifiers für Aktionen: RQualifiers für Aktionen: R

n

Zeit

n+1

n+2

activ

inactiv

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Schaltregeln der AblaufspracheSchaltregeln der Ablaufsprache

Search for stability:

Transitionen werden geschaltet, bis ein stabiler Zustand erreicht wird, d.h. keine Transition mehr schalten kann. Aktionen werden erst ausgeführt, wenn ein solcher Zustand erreicht ist.

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Schaltregeln der AblaufspracheSchaltregeln der Ablaufsprache

No Search for stability:

In einer Iteration werden die möglichen Transitionen geschaltet, danach die in der daraus resultierenden Markierung aktiven Aktionen durchgeführt. Danach werden die Transitionsbedingungen wieder geprüft

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Vergleiche!Vergleiche!

Search for stability

No Search for stability

Berechnung derTransitionen, die

enabled sind

m ind.eine Transition kann

schalten?

Ja Nein

Schalten:Berechnung der neuen

Markierung

falls SchrittwechselBestim m ung

der aktiven Aktionen

Ausführen der aktiven Aktionen

Start Berechnungzyklus

Ende Berechnungzyklus

StartBerechnungzyklus

Berechnung derTransitionen, die

enabled sind

m ind.eine Transition kann

schalten?

Ja

NeinSchalten:

Berechnung der neuenMarkierung

Bestim m ung der aktiven Aktionen

Ausführen der aktiven Aktionen

Ende Berechnungzyklus

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wahr

falsch

Aktion A

wahr

falsch

Aktion B

wahr

wahr

Aktion A

wahr

falsch

Aktion B

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Einsatz von AutomatenEinsatz von Automaten

e in fach e S teu erfu n k tio n en :

ü b lich e P ro g ra m m iersp ra ch en

e re ign isd isk re te s S ys tem : A b la u fsp ra ch e

A n steu eru n gen

R ü ck m eld u n gen

U m sch a lts ign a le ,

P a ram eterG ren zw erts ign a l

e

M essw erte

S tellw erte

P ro z ess

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Gliederung eines AblaufdiagrammsGliederung eines Ablaufdiagramms

Normalbetrieb:üblicher Ablauf

Störungsbetrieb:intelligente, d.h. flexible Reak-tion auf Störungen

einfach

NOT-AUS

Uebergänge:

selten überlegt

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Beispiel: Mutual exclusionBeispiel: Mutual exclusion

P 1 :

....................... .......................

P 2 :

..............................................

....................................

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Bei

spie

l: G

etei

lte

Res

sour

cen

Bei

spie

l: G

etei

lte

Res

sour

cen

A k o m m t B k o m m tRoboter fre i

start A

A la d e n

start B

B la d e n

BearbeitungA fre i

BearbeitungB fre i

F re igabe Fre igabe

A b e a rb e it e n

geladen

A b e re it

fertig

A b e a rb e it e t

A e n t la d e n

start entladen A

A entladen

A fe r t ig

neues A

A kommt B kommt

geladen

B b e re it

B b e a rb e it e n

fertig

B b e a rb e it e t

B e n t la d e n

start entladen B

B entladen

B fe r t ig

neues B

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Bei

spie

l: S

ynch

roni

sati

onB

eisp

iel:

Syn

chro

nisa

tion B k o m m t

start

S ilo b e re it

Reaktor id leA k o m m tSilo id le

start

L ö su n gv o rb e re it e n

L ö su n g b e re it

fertig

P u lv e r d o s ie re n

start umfü llen

fertig

L tg re in ig e n a u fh e iz e n

sauber T erre icht

B e in fü lle n

M enge erre icht

re in ig e n

fertig

sauber

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