Fachartikel Flexible Testautomatisierung Atp 12 2009

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Flexible Testautomatisierung für sicherheitsgerichtete Steuerungen Der einfache Weg zu Prüfplänen und Prüfprotokollen Das Testen sicherheitsgerichteter Steuerungen ist komplex und sollte daher weitgehend automatisiert auf einem Prüfstand erfolgen. Dazu sind neue Konzepte notwendig. Es wird ein Verfahren beschrieben, mit dem binäre Ein- und Ausgänge für verschiedene Signal- typen über den Rangierverteiler des Automatisierungssystems getestet werden können. Damit der Prüfstand möglichst einfach für verschiedene zu automatisierende Anlagen eingesetzt werden kann, wird die Testsoftware auf Basis der Funktionsspezifikationen, die in einer zentralen Datenbank abgelegt sind, automatisch erzeugt. Der Prüfstand pro- tokolliert auch automatisch den Test und erstellt eine elektronische Prüfdokumentation. Somit wird eine automatisierte Qualifizierung von Automatisierungseinheiten (AQUA) erreicht, was den Aufwand gegenüber der bisherigen, vorwiegend manuellen, Vorgehens- weise erheblich reduziert. Schlagwörter Testautomatisierung / Qualifizierung / Funktionale Sicherheit / Prüfstand Flexible Test Automation for Fail-Safe Controllers – An Easier Way to Test Plans and Test Reports Testing of safety-related controllers is complex. It should therefore be executed automati- cally on a test bench. For this, new concepts are needed. A system is introduced to test various binary inputs and outputs of a PLC including the distribution cabinet. The indi- vidual test software is automatically generated based on functional specifications stored in a database. Therefore, the test system can be used independently of the plant to be controlled. The presented test system logs test results automatically and allows electronic management of test documentation. By means of this automatic qualification system (AQUA), a lot of time and costs can be saved compared to recent qualification procedures being performed mostly manually. KeywordS Test automation / validation / functional safety / test bench 54 HauPTbeiTrag atp edition 12 / 2009

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Flexible Testautomatisierung für sicherheitsgerichtete SteuerungenDer einfache Weg zu Prüfplänen und Prüfprotokollen

Das Testen sicherheitsgerichteter Steuerungen ist komplex und sollte daher weitgehend automatisiert auf einem Prüfstand erfolgen. Dazu sind neue Konzepte notwendig. Es wird ein Verfahren beschrieben, mit dem binäre Ein- und Ausgänge für verschiedene Signal-typen über den Rangierverteiler des Automatisierungssystems getestet werden können. Damit der Prüfstand möglichst einfach für verschiedene zu automatisierende Anlagen eingesetzt werden kann, wird die Testsoftware auf Basis der Funktionsspezifikationen, die in einer zentralen Datenbank abgelegt sind, automatisch erzeugt. Der Prüfstand pro-tokolliert auch automatisch den Test und erstellt eine elektronische Prüfdokumentation. Somit wird eine automatisierte Qualifizierung von Automatisierungseinheiten (AQUA) erreicht, was den Aufwand gegenüber der bisherigen, vorwiegend manuellen, Vorgehens-weise erheblich reduziert.

Schlagwörter Testautomatisierung / Qualifizierung / Funktionale Sicherheit / Prüfstand

Flexible Test Automation for Fail-Safe Controllers –An Easier Way to Test Plans and Test Reports

Testing of safety-related controllers is complex. It should therefore be executed automati-cally on a test bench. For this, new concepts are needed. A system is introduced to test various binary inputs and outputs of a PLC including the distribution cabinet. The indi-vidual test software is automatically generated based on functional specifications stored in a database. Therefore, the test system can be used independently of the plant to be controlled. The presented test system logs test results automatically and allows electronic management of test documentation. By means of this automatic qualification system (AQUA), a lot of time and costs can be saved compared to recent qualification procedures being performed mostly manually.

KeywordS Test automation / validation / functional safety / test bench

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VolKer ehret, andreaS Ziegler, MatthiaS SeitZ, Hochschule Mannheimerwin KruSchitZ, anapur ag, Ludwigshafen

An sicherheitsgerichtete Steuerungen werden hohe Anforderungen gestellt. Dies betrifft die Zuverlässigkeit der Steuerungshard- und -soft-ware. Sicherheitsgerichtete Speicherprogram-mierbare Steuerungen (SSPSen) erfüllen diese

Anforderungen u.a. durch ihren speziellen Aufbau und die vom Betriebssystem ausgeführten Selbsttests. Der Anwender solcher SSPSen muss jedoch darüber hinaus die von ihm projektierte Software und die Ankopplung der Sensoren und Aktoren über den Rangierverteiler an die Ein-/Ausgangskanäle der SSPS umfassend testen [1,2]. Diese Prüfungen werden bis heute in zeitaufwän-digen Tests weitgehend manuell durchgeführt und do-kumentiert [3]. Weiterhin steigen die Anforderungen an dokumentierte Prüfungen, während gleichzeitig die für Projektierung und Inbetriebnahme zur Verfügung ste-hende Zeit sinkt.

Deshalb wird angestrebt, die anfallende Routinearbeit, die bei den Prüfungen von Automatisierungseinrich-tungen anfällt, zu automatisieren und die Testdokumente elektronisch zu verwalten. Vor allem in der Automobil-industrie ist der Einsatz von automatisierten Testsyste-men schon weit verbreitet, gerade im Bereich der Hard-ware-in-the-Loop-Simulation [4]. In [5] wurde dieser Ansatz auch für das Engineering von SPS-Software an-gewendet, die quasi als Software-in-the-Loop automa-tisch getestet wird. Die bestehenden Systeme sind bisher jedoch meistens auf wenige feste Testfälle ausgelegt, die dann viele Male an gleichartigen Testobjekten durchlau-fen werden. Ein klassisches Beispiel stellt das automa-tische Testen einer ganzen Produktionsreihe von Leiter-platten dar [6].

Im Unterschied dazu soll in diesem Beitrag ein System vorgestellt werden, das verschiedene Testfälle aus den Projektierungsdaten erzeugt und sich somit flexibel für unterschiedliche Projekte einsetzen lässt.

1. SyStemüberblick

Das in Bild 1 skizzierte Konzept besteht aus drei Kompo-nenten: Einer Spezifikationsdatenbank mit der Funkti-

onsspezifikation für das Automatisierungssystem, dem Automatisierungssystem selbst (z.B. eine sicherheitsge-richtete SPS) und einem Prüfstand zur automatischen Qualifizierung von Automatisierungskomponenten (AQUA). Da heutzutage die automatisierte Codegenerie-rung für SPS-Software anhand der Funktionsspezifikati-on bereits praktiziert wird [5], liegt es nahe, auch die Abläufe zum Testen der SPS-Software auf Basis der Funk-tionsspezifikation automatisch zu erzeugen. Die Testab-läufe führt der Prüfstand automatisch im Zusammenspiel mit der Steuerung aus, indem er durch eine Anlagensi-mulation Testsignale erzeugt und die Rückmeldungen der Steuerung kontrolliert werden. Die Testergebnisse werden protokolliert und elektronisch verwaltet.

2. intelligente Hardware-ScHnittStelle

Zur Umsetzung dieses Systems wurde eine intelligente Hardware-Schnittstelle entwickelt, die den Test der Ein-/Ausgangssignale für verschiedene Kanaltypen über den Rangierverteiler ermöglicht. Die Hardware-Schnittstelle basiert zum einen auf einem Mikroprozessor, der Testsi-gnale für Eingangskanaltypen simulieren kann. Zum anderen besteht die Hardware-Schnittstelle aus einem Prüfadapter (konfigurierbarer Stecker), der manuell an den Rangierverteiler anzuschließen ist.

Mit Hilfe der intelligenten Hardware-Schnittstelle lassen sich Signale für redundante und nicht-redundante Ein-gangskanäle mit und ohne Drahtbruchüberwachung aus-geben. Außerdem analysiert der Mikroprozessor Testsi-gnale für verschiedene Ausgangskanaltypen mit oder ohne Redundanz (mit oder ohne Relais für 24 V oder 48 V). Bevor aber die Testsignale ausgegeben werden, überprüft der Si-gnalsimulator die spezifizierten E/A-Kanäle, um Über-spannung – beispielsweise durch Verdrahtungsfehler – zu vermeiden. Wenn ein potentialfreier Kontakt spezifiziert ist, aber ein speisender SPS-Ausgangskanal am Rangier-verteiler angeschlossen wurde, darf der Prüfstand nicht wie spezifiziert ebenfalls ein speisendes Signal auf diesen Kanal schalten. Durch Spannungsmessung verifiziert der Mikroprozessor, um welche E/A-Kanäle es sich handelt.

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Bild 1: Konzept für einen Prüfstand zum automatischen Qualifizierung von Automatisierungs komponenten (AQUA).

Bild 2: Signalwege beim Testen binärer Ein-/Ausgangssignale einer SSPS.

E-Signal-Erzeugung

HW-Schnitt-Stelle

sicherheitsgerechte SPS

Funktions- spezifikation

Prüfstand

e/a- Kontrolle

HW- Schnitt-

Stelle

Test- proto- kollie- rung

Test -abläufe -logik

Simulation der

anlage

e-Signal- erzeugung

e/a-Kanäle

Visualisierung +

Protokollierung

Funktions- Logik

e a - L o g ik

e a - L o g ik

Test- Code-generator

automatisierungs- Code-generator

Spezifika- tions-DP

SchrittkettenVerriegelungene/a-ListeMess- stellenliste

baustein-/ Typical-Liste

ethernet oPc

seriell rS485

einzel- leitungen

ABKaBK

test binärer eingänge

test binärer ausgänge

SSPS

Trenn- verstärker

rangier- verteiler

ABKaQua

Signal- simulatoren

adapter

adapter

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Der Prüfablauf beim Test eines binären Eingangs-kanals nach Bild 2 erfolgt so, dass der Signalsimu-lator ein Testsignal über den Rangierverteiler in die SPS leitet, die den Signalwert in einer Variablen speichert. Der Wert dieser Variablen wird über OPC an den AQUA-Prüfstand zurückgesendet, so dass überprüft werden kann, ob das ursprünglich ausge-gebene Signal auch korrekt in der SSPS angekom-men ist. Für den Ausgangskanaltest verläuft der Signalweg umgekehrt. Hierfür erzeugt der AQUA-Prüfstand ein Testsignal, das über OPC in eine SPS-Ausgangsvariable geschrieben wird. Über den ent-sprechenden Ausgangskanal und den Rangiervertei-ler erreicht das Ausgangssignal die Hardware-Schnittstelle des AQUA-Prüfstands. Dieser vergleicht das empfangene Ausgangssignal mit dem gesendeten Testsignal und protokolliert das Ergebnis.

Der eigentliche AQUA-Prüfstand ist ein PC mit einer in LabVIEW programmierten Anzeige- und Bedienoberfläche, die dem Bediener zur Konfigurie-rung und Aktivierung der Tests dient. Über die bus-fähige serielle RS 485 Schnittstelle kann der AQUA-Prüfstand mit den Mikroprozessoren von mehreren Signalsimulatoren kommunizieren (siehe Bild 2). Somit können zahlreiche E/A-Punkte des Rangier-verteilers gleichzeitig getestet werden, ohne die Ad-apter umstecken zu müssen, wodurch die manuellen Tätigkeiten erheblich verringert werden.

3. Flexible teStFallerzeugung

Um den Prüfstand universell einsetzen zu können, muss der Testablauf für jedes Projekt anhand der Spezifikation neu erstellt werden. Der damit verbun-dene Entwicklungsaufwand ist vermeidbar, wenn der Testablauf weitgehend automatisiert erstellt wird. Hierfür wird das Typical-Konzept aus der Program-mierung von Automatisierungssystemen [8] für die Programmierung der Testsoftware übernommen.

Demzufolge wird der Testablauf zunächst als pro-jektneutrales Prüfplan-Typical mit LabVIEW pro-grammiert. Dieses wird dann wie in Bild 3 angedeu-tet für ein spezielles Projekt instanziert, wobei die Spezifikationsdaten, wie z.B. Kanaltyp und Kanal-adressen für E/A-Karten der SPS und für den Ran-gierverteiler, in die Schablone des Typicals eingele-sen werden. Diese projektspezifische Software des Prüfplans wird somit automatisch erstellt.

Nachdem die Spezifikationsdaten wie die Kanal-belegung des Rangierverteilers und der SSPS in den Prüfstand eingelesen wurden, wird der Bedie-ner über eine mit LabVIEW erstellte Visualisie-rungsoberfläche des Prüfstands aufgefordert, die mechanischen Adapter der Hardware-Schnittstel-le an bestimmte Positionen des Rangierverteilers anzubringen. Für die spezifizierten Eingangskanä-le der SSPS gibt der Prüfstand über die Schnittstel-le byteweise passende Testsignale aus, wobei Aus-gangskanäle und nicht verdrahtete Kanäle mas-kiert und somit von den Signalsimulatoren nicht angesteuert werden.

Durch OPC wird das komplette E/A-Abbild auf Basis einer Client-Server-Verbindung übertragen. In

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Bild 3: Flexible Testfallerzeugung auf Basis von Prüfplan-Typicals.

Bild 4: Mit dem AQUA-Prüfstand lassen sich die Komponenten des Automatisierungs systems modulweise (White-Box-Test) oder als Integrationstest (Black-Box-Test) qualifizieren.

Bild 5: Behältersteuerung als Beispiel für die Testautomatisierung.

Prüfplan-TypicalsPrüfplan-Typicals

Spezifikation

Testausführung

instanzierung

Protikillierung

daten- bank

db

PLT-Stelle

eu_4711uV_4812...

Typical

TYP_iDF2TYP_iDF1...

SSPS

Prüfplan- Typicals

Prüfplan eu_4711

Prüfplan uV_4812

Signalsimulator SignalsimulatorPrüfling

e/a-Test e/a-TestLogik-Test

black-box-Test

Steuerung z.b. SSPS

ran

gier

ung

ran

gier

ung

OP

C-a

usga

ngsa

bbild

OP

C-a

usga

ngsa

bbild

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einem Testprotokoll wird während des Testablaufs fest-gehalten, welche digitalen Eingangssignale für die SPS vom Prüfstand ausgegeben und welche Signale über OPC zurückgelesen wurden, so dass das Testergebnis automa-tisch dokumentiert wird.

Beim Test der Ausgangssignale beschreibt der Prüf-stand über OPC das Ausgabeabbild der SSPS mit Testsi-gnalen, die dann von den digitalen Ausgangskanälen der SSPS über den Rangierverteiler an den Prüfstand über-tragen werden. Auch hierfür dokumentiert der Prüfstand die ausgegebenen und gelesenen Signale und überprüft das Testergebnis.

Die flexible Testfallerzeugung basiert also auf Prüfplan-Typicals, die mit projektspezifischen E/A-Daten parame-triert und instanziert werden. Ähnlich erfolgt die Erzeu-gung der Testprotokolle. Für diese werden zunächst pro-jektneutrale Protokollschablonen erstellt, in die beim Testen dann die testfallspezifischen Ergebnisse hinein-geschrieben werden. Diese werden versioniert als xml- oder html-Datei abgespeichert.

Die Möglichkeit der Überprüfung interner SPS-Varia-blen über OPC erlaubt es, die Ein- und Ausgangseinheiten sowie die SPS-Logik zunächst getrennt voneinander im Rahmen von Modultests zu prüfen. Bild 4 veranschauli-cht diesen White-Box-Test und ebenso wie den Black-Box-

Test, bei dem die E/A-Komponenten im Zusammenspiel mit der SPS-Logik integriert getestet werden.

Das modulare Testvorgehen spart viel Zeit bei der In-betriebnahme, weil einzelne Modultests vorgezogen wer-den können. Der immense Vorteil eines automatisierten Black-Box-Tests liegt vor allem darin, dass bei Ände-rungen quasi per Knopfdruck nachgewiesen werden kann, dass das System nach der Migration genauso funk-tioniert wie vorher.

Weiterhin ermöglicht der Black-Box-Test eine vorge-zogene virtuelle Inbetriebnahme durch eine Hardware-in-the-Loop-Simulation. Voraussetzung hierfür ist, dass der AQUA-Prüfstand das Anlagenverhalten geeignet simulieren kann. Für hochdynamische Anwendungen ist dies häufig schwierig. Viele sicherheitskritische An-wendungen; wie etwa Brennersteuerungen, erfordern jedoch meist nur reine Steuerfunktionen mit einge-schränkter Dynamik, die in AQUA leicht simuliert wer-den können.

4. beiSpiel

Zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Prüf-stands soll das Beispiel der Anlage nach Bild 5 betrachtet

Bild 6: Beim automatisierten Black-Box-Test werden die Funktions-vorgaben einer Cause-Effect-Matrix in den Prüfplan eingelesen, um den Wirkungszusammenhang bestimmter Ein- und Ausgangssignale zu testen.

Signalspezifikation

Testdokumentation

Ventil öffnen V entil ist auf AQUA_H1000. AQUA_H1000.STELL=TRUE R MAUF=TRUE OKBehälter nicht voll L1000=TRUE

Behälter voll V entil ist zuL1000=FALSE AQUA_H1000.

RMZU=TRUE OK

L1000 DI_3 X13.34 AQUA_L1000

H1000. DO_2 X13.35 AQUA_H1000. STELL STELL H1000. DI_1 X13.36 AQUA_H1000. RMAUF RMAUF H1000. DI_1 X13.37 AQUA_H1000. RMZU RMZU

Signalname Klemmen-nummern

Signaltyp OPC-Variable

Testdurchführung A kzeptanzkriterium Test-ergebnis

Cause-Effect-Matrix

…………………

…x…Behälter könnte überlaufen.

FALSEL1000L1000

…………………

…LOCK…AktionZustandWertVariable

Feld-Gerät

…H1000…AktorCAUSEEFFECT

…………………

…x…Behälter könnte überlaufen.

FALSEL1000L1000

…………………

…LOCK…AktionZustandWertVariable

Feld-Gerät

…H1000…AktorCAUSEEFFECT

Testdurchführung

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erung des Ventils und anschließend der Wirkzusammen-hang zwischen Niveauschalter und Ventil getestet.

Beim Ventiltest aktiviert der Bediener über den Taster „H1000 Auf“ in der Visualisierungsoberfläche das Stell-signal in der Steuerung. Wird das aktivierte Stellsignal im Prüfstand korrekt zurückgelesen, simuliert der Signal-simulator die Rückmeldung „Auf“ als binäres Eingangs-signal für die Steuerung. Der Prüfstand kontrolliert den Endlagenstatus in der Steuerung über OPC und zeigt das Ergebnis im Bediensystem an (siehe Bild 5). Ähnlich ist der Prüfablauf beim Zufahren des Ventils.

Um diesen Test zu automatisieren, ist der beschriebene Testablauf zunächst geräteneutral zu programmieren und dann um gerätespezifische Angaben wie Kanalnummern und -typ, Variablennamen, etc. für die einzelnen Signale zu einer Prüfplaninstanz zu ergänzen. Geht man in glei-cher Weise für alle Feldgerätetypen vor, lassen sich die Prüfpläne weitgehend automatisch erzeugen.

Betrachtet man nun den Wirkungszusammenhang zwischen dem Niveauschalter L1000 und dem Ventil

Dipl.-Ing. (FH) VolKer ehret (geb. 1981) ist Mitarbeiter am Institut für Automatisierungssy-steme der Hochschule Mannheim. Seine Arbeitsschwerpunkte liegen auf dem Gebiet der Entwicklung automatischer Testverfahren für die Steuerungslogik.

hochschule Mannheim, Paul-wittsack-Straße 10, 68163 Mannheim, tel. +49 621 292-6278, Fax +49 621 292-662782,e-Mail: [email protected]

Dipl.-Ing. (FH) andreaS Ziegler (geb. 1982) ist Mitarbeiter am Institut für Automatisierungssy-steme der Hochschule Mann-heim. Seine Hauptarbeitsfelder liegen in der Entwicklung der Hard- und Software für den automatischen Test von Ein- und Ausgängen industrieller Automatisierungs systeme.

hochschule Mannheim, Paul-wittsack-Straße 10, 68163 Mannheim, tel. +49 621 292-6278, Fax +49 621 292-662782, e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. MatthiaS SeitZ (geb. 1967) vertritt das Fachgebiet Elektronische Steuerungstechnik am Institut für Automatisierungs-systeme der Hochschule Mann-heim. Hauptarbeitsfelder: Enginee-ring transparenter und zuverläs-siger SPS-Software, vertikale Integration betrieblicher Steue-rungsprozesse, Sensorbasierte Steuerung von Service-Robotern.

hochschule Mannheim, Paul-wittsack-Straße 10, 68163 Mannheim, tel. +49 621 292-6278, Fax +49 621 292-662782, e-Mail: [email protected]

MSc. erwin KruSchitZ (geb. 1967) ist Vorstandsvor-sitzender der anapur AG in Ludwigshafen. Seine Arbeits-felder liegen auf dem Gebiet der Automatisierungs- und Produktionsdatentechnik.

anapur ag, donnersbergweg 1, 67059 ludwigshafen/rhein, tel. +49 621 62900 - 432, Fax +49 621 62900 - 431, e-Mail: [email protected]

auTOren

werden. Im einfachsten Fall besteht die Anlage aus einem binären Eingangssignal des Niveauschalters L1000 sowie einem binären Ausgangssignal zur Ansteuerung und zwei binären Eingangssignalen für die Rückmeldungen des Ventils H1000.

Anhand der Funktionsspezifikation wird die E/A-Be-legung in den AQUA-Prüfstand eingelesen und ein Prüf-plan für die spezifizierten E/A-Punkte instanziert. Der Prüfstand meldet zunächst dem Bediener, an welche Klemmen des Rangierverteilers der Signaladapter anzu-schließen ist. Nach Quittierung durch den Bediener wird der E/A-Test automatisch ausgeführt. Die Testergebnisse werden angezeigt und mit signalbezogener Versionsnum-mer in eine Datenbank eingetragen.

Neben dem Zeitgewinn erreicht man durch diesen vom Prüfstand ausgeführten E/A-Test auch eine vollständige und stets aktuelle elektronische Testdokumentation und damit Rechtssicherheit. Darüberhinaus kann der Bediener auch den Black-Box-Test derzeit jedoch noch weitgehend von Hand durchführen. Dabei wird zuächst die Ansteu-

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ManuSKriPTeingang15.06.2009

[1] Din en 61508: Funktionale Sicherheit sicherheitsbezo-gener elektrischer/ elektronischer/programmierbar elektronischer Systeme, beuth-Vlg., 2005.

[2] Din en 61511: Funktionale Sicherheit — Sicherheits-technische Systeme für die Prozessindustrie beuth-Vlg., 2004.

[3] Seitz, M.: Theorie und Praxis bei der Qualifizierung von Prozessleitsystemen, atp 42/4, Oldenbourg Vlg., 2000.

[4] gühmann, C., riese, J.: Testautomatisierung in der Hardware-in-the-Loop Simulation, VDi/VDe Symposium Steuerung und regelung von Motoren – auTOreg 2002.

[5] Stetter, r., erben, M.: automatisches Testen bei SPS-Steuerungssoftware, Steuerungstechnik aktuell 2008, Oldenburg Verlag, München, 2008.

[6] Lehrstuhl iTM, Tu München: aTTeST – automatisierter Testprozess für Software in technischen Produkten der investitionsgüterindustrie, http://www.itm.mw.tu-muenchen.de/¬forschung/projekte/aTTeST.

[7] Carsten Kolodziej, C., bruun, K. und Meyer, H.: automatisierte Codegenerierung nach ieC61131-3 - Standard statt manueller Programmierung, SPS-Ma-gazin, ausgabe 4/2008.

[8] Seitz, M.: Speicherprogrammierbare Steuerungen: System- und Programmentwurf für die Fabrik- und Prozessautomatisierung, vertikale integration, Hanser Verlag, 2008.

[9] Draht, r. und Fedai, M.: „CaeX - ein neutrales Datenaustauschformat für anlagendaten - Teil 1 und 2“, automatisierungstechnische Praxis - atp band 46 (2004) Heft 2, Seite 52-56 und Heft 3, Seite 20-27.

reFerenzen

Der Beitrag stellt die derzeitigen Ansätze und Ergebnisse des Forschungsprojekts AQUA - Automatisierte Qualifizierung von Auto-matisierungseinrichtungen vor, das von der anapur AG in Kooperation mit der Hochschule Mannheim bearbeitet wird. Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit im Rahmen des Programms „Förderung der Erhöhung der Innovationskompetenz mittelständiger Unternehmen“ (PRO INNO II).

DanKSagung

H1000, so muss vom Prüfstand zunächst die Ventilan-steuerung wie oben beschrieben ausgeführt werden. Parallel dazu gibt der Prüfstand ein 1-Signal für das Sensorsignal des Niveauschalters an die SPS aus, um die Behälterbefüllung zu simulieren. Wenn der volle Behälterzustand simuliert werden soll, gibt der Prüf-stand dagegen ein 0-Signal als Sensorsignal des Niveau-schalters aus (Ruhestromprinzip). Hierbei wird über-prüft, ob das Ventil von der SPS spezifikationsgemäß verriegelt wird. Die Spezifikation für solche Wirkzusam-menhänge wird häufig wie in Bild 6 in Form von Cause-Effect-Matrizen vorgegeben.

Bild 6 zeigt auch, wie die Entwicklung des Prüfstandes in Zukunft weiterverfolgt werden kann. Gelingt es, auch für komplexere Anlagen die Wirkzusammenhänge aus der Cause-Effect-Matrix zusammen mit der Signalspe-zifikation in den Prüfstand einzulesen und in die ent-sprechenden Prüfpläne zu integrieren, kann auch der Logiktest weitgehend automatisiert erfolgen.

5. zuSammenFaSSung und auSblick

Mit dem vorgestellten Ansatz wird ein automatisches Te-sten der Ein-/Ausgangsebene und einfacher Wirkungszu-sammenhänge in der Logik von SPSen über den Rangier-verteiler erreicht. Dabei werden Prüfpläne auf Basis der Funktionsspezifikationsdaten automatisch erzeugt und Prüfprotokolle automatisch erstellt.

Dies ermöglicht auch eine elektronische Verwaltung der Prüfdokumentation, was den Zeit-, Platz- und Verwal-tungsaufwand gegenüber der üblichen manuell erstellten Papierdokumentation erheblich reduziert. In Anlehnung an CAE-Systeme auf der Planungsseite wird hiermit ein Beitrag für ein adäquates Computer-Aided-Validation-Sy-stem für die Qualifizierungsseite des V-Modells geleistet.

Der hier beschriebene Ansatz soll weiterverfolgt werden, um auch analoge Ein- und Ausgänge mit entsprechender Logik automatisch zu testen. Außerdem wird angestrebt die Spezifikationsdaten von einem CAE-System über eine CAEX-Schnittstelle [9] automatisch an den AQUA-Prüf-stand zu übertragen. Ideal wäre es weiterhin, Prüfpläne in einer Dispositionstabelle terminieren und automatisch aktivieren zu können. Schließlich bleibt zu untersuchen, wie auch Schrittketten und die Visualisierungsoberfläche weitgehend automatisch getestet werden können, um die automatisierte Qualifizierung von Automatisierungsein-richtungen (AQUA) weiter voranzutreiben.

Fazit

Das automatisierte Testen der Ein-/Ausgangsebene und einfacher Wirkungszusammenhänge in der Logik von SPSen über den Rangierverteiler ist möglich. Dabei wer-den Prüfpläne auf Basis der Funktionsspezifikationsdaten erzeugt und Prüfprotokolle erstellt. Die elektronische Ver-waltung der Prüfdokumentation und damit die notwen-dige Qualifizierung des Entwicklungsprozesses wird er-heblich unterstützt.

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