Taschenbuch der Automatisierung · 2017. 5. 11. · Taschenbuch nimmt deshalb soweit sinnvoll auf...

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Leseprobe Taschenbuch der Automatisierung Herausgegeben von Reinhard Langmann ISBN (Buch): 978-3-446-44664-9 ISBN (E-Book): 978-3-446-45102-5 Weitere Informationen oder Bestellungen unter http://www.hanser-fachbuch.de/978-3-446-44664-9 sowie im Buchhandel. © Carl Hanser Verlag, München

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Transcript of Taschenbuch der Automatisierung · 2017. 5. 11. · Taschenbuch nimmt deshalb soweit sinnvoll auf...

  • Leseprobe

    Taschenbuch der Automatisierung

    Herausgegeben von Reinhard Langmann

    ISBN (Buch): 978-3-446-44664-9

    ISBN (E-Book): 978-3-446-45102-5

    Weitere Informationen oder Bestellungen unter

    http://www.hanser-fachbuch.de/978-3-446-44664-9

    sowie im Buchhandel.

    © Carl Hanser Verlag, München

    http://www.hanser-fachbuch.de/978-3-446-44664-9

  • Vorwort

    Das vorliegende Taschenbuch fasst die wichtigsten Themenbereiche zusam-men, die für die Automatisierung technischer Prozesse erforderlich sind. DasBuch löst sich bewusst von einer sonst eher gerätebezogenen bzw. prozess-orientierten Strukturierung, wie sie üblicherweise in automatisierungstechni-schen Lehrgebieten (z. B. Automatisierungstechnik, Prozessleittechnik, Pro-zessautomatisierung, Fertigungsautomatisierung) anzutreffen ist. Es versuchtmittels einer übergreifenden Systemstrukturierung die gemeinsamen Aspekteunabhängig von der Art des technischen Prozesses hervorzuheben.

    Automatisierung ist heute ohne moderne Informations- und Kommunikations-technologie nicht mehr denkbar. Die Darstellung der einzelnen Themen imTaschenbuch nimmt deshalb soweit sinnvoll auf die informationstechnischenInhalte Bezug.

    Ein Taschenbuch als Nachschlagewerk erfordert von den Autoren eher dieKunst des Weglassens als die des Hinzuschreibens. Das interdisziplinäreTeam der Autoren hat sich bemüht, die Kernaussagen zu berücksichtigen unddarüber hinausgehende Inhalte zu verdichten und mit markanten praktischenBeispielen zu ergänzen.

    Die vorliegende dritte Auflage wurde umfassend überarbeitet und aktualisiert.Zahlreiche Kapitel wurden hinsichtlich des aktuellen Standes der Technik neubearbeitet und z. T. ergänzt (z. B. die Kapitel 3, 6 und 8).

    Für die konstruktive Mitarbeit aller Autoren sowie für die freundliche undkompetente Unterstützung durch den Fachbuchverlag Leipzig möchte ichmich bedanken und wünsche allen Lesern ein erfolgreiches Stöbern undNachschlagen in diesem Taschenbuch.

    Auch für die dritte Auflage sind die Autoren und der Herausgeber für Hinwei-se und Anregungen aus dem Leserkreis dankbar und werden diese bei weiterenNachauflagen berücksichtigen.

    Solingen, im März 2017 Reinhard Langmann

  • Inhaltsverzeichnis

    0 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170.1 Begriff der Automatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170.2 Fachinhalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

    1 Strukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.1 Automatisierung technischer Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

    1.1.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.1.1.1 Prozess und Prozesstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.1.1.2 Produktionstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.1.1.3 Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    1.1.2 Strukturierung produktionstechnischer Prozesse . . . . . . . . . . . . . 211.1.2.1 Prozessabschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.1.2.2 Prozessoperationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.1.2.3 Prozessschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    1.1.3 Darstellungsformen für Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.1.3.1 Grundfließbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.1.3.2 Formalisierte Prozessbeschreibungen . . . . . . . . . . . . . 241.1.3.3 GRAFCET-Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.1.3.4 Fertigungsablaufplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

    1.1.4 Anlagenhierarchien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.1.4.1 Produktionstechnische Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.1.4.2 Teilanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.1.4.3 Technische Einrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

    1.1.5 Darstellung verfahrenstechnischer Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . 311.1.5.1 Fließbilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.1.5.2 Anlagen- und Apparatekennzeichen (AKZ) . . . . . . . . . 33

    1.1.6 Charakteristika technischer Prozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.1.6.1 Kontinuierliche Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.1.6.2 Diskontinuierliche Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361.1.6.3 Fertigungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371.1.6.4 Mengen- und Zeitbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    1.1.7 Anlagenkonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.1.7.1 Taxonomien nach NAMUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381.1.7.2 Anlagen für den Fließbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391.1.7.3 Anlagen für den Absatzbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

    1.1.8 Anforderungen an die Leittechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401.1.8.1 Anlagentechnische Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . 401.1.8.2 Anforderungen aus Sicht der Produktion . . . . . . . . . . . 41

    1.2 Strukturen von Prozessleitsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.2.1 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.2.2 Topologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    1.2.2.1 Parallele Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441.2.2.2 Zentrale Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.2.2.3 Dezentrale Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

  • 8 Inhaltsverzeichnis

    1.2.3 Prozessnahe Komponenten (PNK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471.2.3.1 Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471.2.3.2 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    1.2.4 Anzeige- und Bedienkomponenten (ABK) . . . . . . . . . . . . . . . . 481.2.4.1 Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481.2.4.2 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    1.2.5 Engineering Workstations (EWS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501.2.6 Leitrechnerkomponenten (LRK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501.2.7 Netzwerkkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

    1.2.7.1 Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511.2.7.2 Topologien und Technologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

    1.3 Aktuelle Entwicklungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

    2 Rechner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.2 Rechnerkern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

    2.2.1 Darstellung von Prozessgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562.2.2 Grundstruktur eines Mikroprozessors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.2.3 Basisfunktionen einer CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    2.2.3.1 Befehlsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642.2.3.2 Adressierungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662.2.3.3 Multitasking-Unterstützung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

    2.2.4 Busschnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.2.5 Leistungserhöhung des Rechnerkerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

    2.2.5.1 Parallelverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742.2.5.2 Schneller Zwischenspeicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762.2.5.3 Mehrkernprozessoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

    2.3 Eingabe- und Ausgabesystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782.3.1 Betriebsarten für die Ein- und Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

    2.3.1.1 Programmierte Ein- und Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . 792.3.1.2 Interruptgesteuerte Ein- und Ausgabe . . . . . . . . . . . . . 802.3.1.3 Direkter Speicherzugriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

    2.3.2 Prozessrechner-Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842.3.2.1 Bussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852.3.2.2 Punkt-zu-Punkt-Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

    2.4 Spezielle Rechnerstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 892.4.1 Mikrocontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 892.4.2 Signalprozessoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922.4.3 Kundenspezifische Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

    2.5 Prozessrechner-Peripherie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.5.1 Digitalausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942.5.2 Digitaleingabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942.5.3 Analogausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962.5.4 Analogeingabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 972.5.5 Echtzeituhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

    3 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1013.1 Aufbau eines automatisierten Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1013.2 Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

  • Inhaltsverzeichnis 9

    3.2.1 Einführung in die Sensortechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033.2.1.1 Sensoreigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.2.1.2 Physikalische Effekte für Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . 1053.2.1.3 Signalauswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

    3.2.2 Sensoren und Messverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.2.2.1 Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1103.2.2.2 Kraft, Masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1163.2.2.3 Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1173.2.2.4 Drehmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1213.2.2.5 Länge, Winkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1223.2.2.6 Position, Lage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1243.2.2.7 Drehzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.2.2.8 Beschleunigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.2.2.9 Durchfluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273.2.2.10 Füllstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1323.2.2.11 Feuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.2.2.12 Gassensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

    3.3 Aktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1413.3.1 Einführung in die Aktorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1413.3.2 Stellglieder für Masseströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

    3.3.2.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1433.3.2.2 Eigenschaften und Kennlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1433.3.2.3 Auswahl von Stellgliedern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

    3.3.3 Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1473.3.3.1 Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1473.3.3.2 Elektrische Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1483.3.3.3 Pneumatische Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1493.3.3.4 Hydraulische Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1503.3.3.5 Thermische Stellantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

    3.3.4 Ansteuereinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1533.4 Automatisierungseinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

    3.4.1 Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) – Aufbau undWirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1563.4.1.1 Zentralbaugruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.4.1.2 Peripheriebaugruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.4.1.3 Hardwarekonfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.4.1.4 Einbindung des Anwendungsprogramms . . . . . . . . . . . 159

    3.4.2 PC-basierte Steuerungen (Soft-SPS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.4.3 Programmierbare Automatisierungs-Controller (Programmable

    Automation Controller, PAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1613.5 Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162

    3.5.1 Einführung in die Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1623.5.1.1 Stetige Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1623.5.1.2 Binäre Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

    3.5.2 Technische Realisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1643.6 Regelungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

    3.6.1 Einführung in die Regelungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

  • 10 Inhaltsverzeichnis

    3.6.2 Berechnungsmethoden für Regelkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1673.6.2.1 Linearisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1683.6.2.2 Differenzialgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1693.6.2.3 Laplace-Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1693.6.2.4 Test-/Antwort-Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1703.6.2.5 Frequenzgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

    3.6.3 Elementare Übertragungsglieder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1723.6.3.1 Typische Regelstrecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1723.6.3.2 Typische Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

    3.6.4 Regelkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1793.6.4.1 Systemverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1803.6.4.2 Auswahl geeigneter Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1803.6.4.3 Statisches Regelverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1803.6.4.4 Stabilität von Regelkreisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.6.4.5 Regelgüte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1843.6.4.6 Einstellregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

    3.6.5 Technische Realisierung von Reglern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1893.6.5.1 Elektronische Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1893.6.5.2 Digitale Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1903.6.5.3 Pneumatische Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1913.6.5.4 Regler ohne Hilfsenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

    3.6.6 Ergänzende Regelverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1913.6.6.1 Störgrößenaufschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1923.6.6.2 Hilfsgrößenaufschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1933.6.6.3 Kaskadenregelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1943.6.6.4 Adaptive Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1943.6.6.5 Schaltende Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.6.6.6 Zweipunktregler ohne Rückführung . . . . . . . . . . . . . . 1963.6.6.7 Zweipunktregler mit Rückführung . . . . . . . . . . . . . . . 1973.6.6.8 Dreipunktregler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

    3.6.7 Fuzzy-Regler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

    4 Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2024.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

    4.1.1 Modellbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2024.1.2 Modellnutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

    4.2 Prozessmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2044.2.1 Theoretische Prozessanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

    4.2.1.1 Ablauf der theoretischen Modellbildung . . . . . . . . . . . 2054.2.1.2 Methode der Bilanzgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

    4.2.2 Experimentelle Prozessanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2084.2.2.1 Modellgüte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2084.2.2.2 Testsignale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

    4.3 Steuer- und Ablaufmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2104.3.1 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2104.3.2 Programmablaufplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2134.3.3 Zustands- und Automatengraph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

    4.3.3.1 Zustandsgraph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2174.3.3.2 Automatengraph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

  • Inhaltsverzeichnis 11

    4.3.4 Steuernetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2234.3.5 SPS-Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

    4.3.5.1 Einordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2264.3.5.2 Der SPS-Standard IEC 61 131 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2274.3.5.3 Software-Modell des Standards IEC 61 131-3 . . . . . . . 2284.3.5.4 SPS-Modelle nach IEC 61 131-3 . . . . . . . . . . . . . . . . 2304.3.5.5 Zum Umfeld der IEC 61 131-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

    4.4 Informationstechnische Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2394.4.1 Software-Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2394.4.2 Strukturierte Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

    4.4.2.1 Systementwicklung und strukturierte Methoden . . . . . . 2414.4.2.2 Strukturierte Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2444.4.2.3 Real-Time-Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

    4.4.3 Objektorientierte Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2494.4.3.1 Objektorientierte Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2494.4.3.2 Unified Modeling Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2504.4.3.3 Webbasierte Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

    5 Programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2545.1 Betriebssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

    5.1.1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2545.1.1.1 Programmsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2545.1.1.2 Betriebssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2545.1.1.3 Anwendungs-Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2555.1.1.4 Ebenenmodell der Programmsysteme . . . . . . . . . . . . . 2555.1.1.5 Aufträge und Rechenprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2555.1.1.6 Betriebsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

    5.1.2 Betriebssystemkern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2575.1.2.1 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2575.1.2.2 Unterbrechungsbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2595.1.2.3 Prozessverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2605.1.2.4 Zeitverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2685.1.2.5 Speicherverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2695.1.2.6 Geräteverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2715.1.2.7 Dateiverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

    5.1.3 Betriebssystemschale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2775.1.3.1 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2775.1.3.2 Betriebssprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2785.1.3.3 Grafische Bedienoberflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2785.1.3.4 Programme zur Systempflege . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

    5.1.4 Realzeitbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2805.1.4.1 Begriffe und Voraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2805.1.4.2 Realzeitprozesse im Singletask-Betrieb . . . . . . . . . . . . 2815.1.4.3 Realzeitprozesse im Multitask-Betrieb . . . . . . . . . . . . 2825.1.4.4 Realzeitmöglichkeiten marktüblicher Betriebssysteme . . 283

    5.2 Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2845.2.1 Genealogie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

  • 12 Inhaltsverzeichnis

    5.2.2 Prozessprogrammiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2855.2.2.1 Allgemeine Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2855.2.2.2 C als Prozessprogrammiersprache . . . . . . . . . . . . . . . 285

    5.2.3 SPS-Programmierung nach DIN EN 61 131-3 . . . . . . . . . . . . . . 2865.2.3.1 Softwaremodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2865.2.3.2 Grafische Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2875.2.3.3 Textuelle Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2905.2.3.4 Ablaufsprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

    5.2.4 Programmierumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2935.2.4.1 Editoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2935.2.4.2 Übersetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2945.2.4.3 Testhilfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

    5.3 Objektorientiertes Programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2965.3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

    5.3.1.1 Objekte und Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2965.3.1.2 Beziehungen zwischen Objekten . . . . . . . . . . . . . . . . 2975.3.1.3 Beziehungen zwischen Klassen . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

    5.3.2 Objektorientierte Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2995.3.2.1 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2995.3.2.2 Eigenschaften objektorientierter Programmiersprachen . 2995.3.2.3 Beispiele objektorientierter Sprachen . . . . . . . . . . . . . 300

    5.4 Komponentenbasiertes Programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3035.4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

    5.4.1.1 Technische Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3035.4.1.2 Anforderungen an Komponentenmodelle . . . . . . . . . . . 303

    5.4.2 Architekturen und Komponentenmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . 3045.4.2.1 CORBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3045.4.2.2 DCOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3065.4.2.3 Realisierte Komponentenmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . 306

    6 Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3096.1 Kommunikationstechnik im industriellen Umfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

    6.1.1 Zweck der industriellen Kommunikationstechnik . . . . . . . . . . . . 3096.1.2 Anforderungen an industrielle Kommunikationstechnologien . . . . 310

    6.2 Referenzmodelle für Kommunikationssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3116.2.1 OSI-Referenzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3136.2.2 TCP/IP-Referenzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

    6.3 Kommunikationstechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3206.3.1 Kommunikation auf der physikalischen Ebene . . . . . . . . . . . . . . 3216.3.2 Netzwerktopologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3346.3.3 Medienzugriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3396.3.4 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3536.3.5 Funktechnologien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

    6.4 Paketübertragung auf der Netzwerkschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3826.4.1 IP Version 4 (IPv4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3846.4.2 IP Version 6 (IPv6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

    6.5 Industrielle Kommunikationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3946.5.1 Einfache digitale Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

  • Inhaltsverzeichnis 13

    6.5.2 Feldbusse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4006.5.3 Industrielles Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

    7 Mensch-Maschine-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4227.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4227.2 Mensch-Maschine-Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

    7.2.1 Aufgaben- und Tätigkeitssituationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4247.2.2 Bedien- und Benutzerfreundlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4257.2.3 Mensch-Rechner-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4267.2.4 Kommunikationsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

    7.3 Grafische Benutzerschnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4277.3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4277.3.2 Grafische Systeme und Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4287.3.3 Fenstertechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

    7.3.3.1 X-Window-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4317.3.3.2 MS Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

    7.3.4 Interaktion und Dialog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4327.3.5 Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

    7.4 Informationsvisualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4387.4.1 Grafische Datenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

    7.4.1.1 Datenmatrixen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4397.4.1.2 Datenbanken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

    7.4.2 Prozessvisualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4417.4.2.1 Bildobjekte für technische Prozesse . . . . . . . . . . . . . . 4427.4.2.2 Erzeugung der Bilddynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4437.4.2.3 Prozessvisualisierungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4467.4.2.4 Prozessvisualisierung im Internet . . . . . . . . . . . . . . . . 447

    7.4.3 Neue Techniken der MMK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4507.4.3.1 Virtual Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4517.4.3.2 Computer Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4527.4.3.3 Multimedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453

    8 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4548.1 Rezeptsteuerung und Verfahrenslogistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

    8.1.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4548.1.2 Funktionenmodelle und Aufgabenbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . 455

    8.1.2.1 Funktionenmodell nach NE 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4558.1.2.2 Aufgabenbereiche nach DIN EN 61 512-1 . . . . . . . . . . 457

    8.1.3 Produktunabhängige Steuerungskomponenten für Produktionspro-zesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4578.1.3.1 Steuerfunktionselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4578.1.3.2 Steuerfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

    8.1.4 Rezepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4608.1.4.1 Rezeptausprägungen und -hierarchien (nach NAMUR

    NE 33) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4608.1.4.2 Rezeptausprägungen und -hierarchien nach DIN EN

    61 512-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

  • 14 Inhaltsverzeichnis

    8.1.4.3 Aufbau von leittechnischen Grundoperationen undSteueroperationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

    8.1.4.4 Darstellungsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4668.1.5 Steuerungskomponenten für die Rezeptfahrweise und Verfahrens-

    logistik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4688.1.5.1 Teilanlagensteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4688.1.5.2 Anlagensteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469

    8.1.6 Rezeptausführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4708.1.6.1 Bearbeitungsstände von Chargen . . . . . . . . . . . . . . . . 4708.1.6.2 Zustände von Steuerungskomponenten . . . . . . . . . . . . 470

    8.1.7 Bedienkonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4728.1.7.1 Betriebsarten von Steuerungskomponenten . . . . . . . . . 4728.1.7.2 Bedienen und Beobachten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

    8.1.8 Chargendokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4748.1.9 Erstellen und Pflegen von Rezepten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

    8.1.9.1 Implementierung von Ausprägungen . . . . . . . . . . . . . 4748.1.9.2 Erzeugung von Rezeptausprägungen . . . . . . . . . . . . . . 475

    8.2 Motion Control, Bahnsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4768.2.1 Einführung, Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4768.2.2 Geregelte elektrische Antriebssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

    8.2.2.1 Grundlagen Regelung elektrischer Antriebe . . . . . . . . . 4788.2.2.1.1 Dynamisches Verhalten elektrischer Antriebe 4788.2.2.1.2 Regelkonzepte elektrischer Antriebe . . . . . . 481

    8.2.2.2 Gerätetechnische Ausführung von Umrichtern fürDrehstromantriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483

    8.2.2.3 Übersicht Umrichterfunktionalität . . . . . . . . . . . . . . . 4848.2.2.3.1 Reglergrundfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . 4868.2.2.3.2 Kommunikations- und Schnittstellenfunktio-

    nen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4878.2.2.3.3 Überwachungs- und Sicherheitsfunktionen . . 488

    8.2.3 Motion Control – Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4898.2.3.1 Positioniersteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4908.2.3.2 Synchronisierte Antriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

    8.2.4 Grundlagen Bahnsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4938.2.4.1 Teileprogramm und Steuerdatenaufbereitung . . . . . . . . 4948.2.4.2 Geometriedatenerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4958.2.4.3 Bahninterpolator – Trajektoriengenerierung . . . . . . . . . 4958.2.4.4 Kinematische Transformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . 497

    8.3 NC-Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4978.3.1 NC-Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4978.3.2 Grundlagen der Werkstoffbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4988.3.3 Koordinatensysteme in Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 4998.3.4 Numerische Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

    8.3.4.1 NC-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5018.3.4.2 Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

    8.3.5 Fertigungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5058.3.6 Fertigungsintegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

  • Inhaltsverzeichnis 15

    8.3.7 Die digitale Fabrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5098.3.8 Ziel und Aufgaben der digitalen Fabrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

    8.4 Industrieroboter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5128.4.1 Struktur von Industrierobotern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5128.4.2 Programmierung von Robotern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5158.4.3 Sensorführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5178.4.4 Industrielle Bildverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5208.4.5 Anwendungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524

    8.5 Intelligente Rechnersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5268.5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5268.5.2 Intelligente Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5278.5.3 Fuzzy-Logik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528

    8.5.3.1 Fuzzy-Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5298.5.3.2 Zugehörigkeitsfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5308.5.3.3 Fuzzy-Steuerungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531

    8.5.4 Expertensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5328.5.4.1 Fuzzy-Expertensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

    8.5.5 Neuronale Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5348.5.5.1 Aufbau von neuronalen Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . 5348.5.5.2 Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5358.5.5.3 Lerntypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5368.5.5.4 Datendarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5378.5.5.5 Typen von neuronalen Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

    8.5.6 Genetische Algorithmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

    9 Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5399.1 Projektmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

    9.1.1 Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5399.1.2 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5399.1.3 Abwicklungsphasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542

    9.1.3.1 Vorgehensweise im Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5429.1.3.2 Grundlagenermittlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5439.1.3.3 Vorplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5449.1.3.4 Basisplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5449.1.3.5 Ausführungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5459.1.3.6 Errichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5489.1.3.7 Inbetriebsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5489.1.3.8 Projektabschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

    9.1.4 Qualitätssicherung in der Prozessleittechnik . . . . . . . . . . . . . . . 5499.1.4.1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5499.1.4.2 Qualitätssicherung in der Produktion . . . . . . . . . . . . . 5519.1.4.3 Validierung von Prozessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551

    9.2 Verfügbarkeit und Sicherheit von PLS-Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . 5549.2.1 Begriffe zur Verfügbarkeit und Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . 5549.2.2 Erhöhung der Verfügbarkeit von PLS-Komponenten . . . . . . . . . . 555

    9.2.2.1 Eigenüberwachung von PLS-Komponenten . . . . . . . . . 5559.2.2.2 Backup- und Redundanzkonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . 557

    9.2.3 Sicherung von Daten auf Rechnern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5599.2.3.1 Backup-Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

  • 16 Inhaltsverzeichnis

    9.2.3.2 Organisatorische Maßnahmen für Backups . . . . . . . . . 5609.2.3.3 RAID-Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561

    9.2.4 Schutz gegen unautorisierten Zugang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5629.2.5 Schutz gegen feindliche Software (Malware) . . . . . . . . . . . . . . . 563

    9.2.5.1 Malware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5639.2.5.2 Viren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5649.2.5.3 Würmer und Trojanische Pferde . . . . . . . . . . . . . . . . . 5649.2.5.4 Gegenmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565

    9.3 Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5679.3.1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567

    9.3.1.1 Sicherheit und Verfügbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5679.3.1.2 Wertebereiche von Prozessgrößen . . . . . . . . . . . . . . . 5679.3.1.3 Erhöhung der Anlagensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . 5699.3.1.4 Sicherheitsanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570

    9.3.2 Einteilung der PLT-Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5719.3.2.1 Klassifizierung nach VDI/VDE und NAMUR . . . . . . . 5719.3.2.2 Darstellung der Funktionalität . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572

    9.3.3 Überwachungseinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5739.3.4 Schutz- und Schadensbegrenzungseinrichtungen . . . . . . . . . . . . 574

    9.3.4.1 Allgemeine Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5749.3.4.2 PLT-Schutzeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5759.3.4.3 PLT-Schadensbegrenzungseinrichtungen . . . . . . . . . . . 579

    10 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58010.1 Normen und Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580

    10.1.1 Normen-Auskunftszentren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58010.1.2 Normungsinstitutionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58010.1.3 Bezeichnungen von Normen und Standards . . . . . . . . . . . . . . . . 58010.1.4 DIN-Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58110.1.5 VDI/VDE-Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58310.1.6 NAMUR-Richtlinien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58610.1.7 Internationale Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

    10.2 Gremien und Verbände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58710.3 Messen, Ausstellungen und Veranstaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58810.4 Abkürzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589

    Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

    Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

  • 1 StrukturenNorbert Große, Wolfgang Schorn

    1.1 Automatisierung technischer Prozesse

    1.1.1 Grundbegriffe

    1.1.1.1 Prozess und Prozesstechnik

    Unter einem Prozess versteht man Abläufe, mit welchen Materie, Ener-gie oder Information umgeformt bzw. transportiert werden, DIN EN ISO10 628 /1.1/. Die Prozesstechnik befasst sich mit der Durchführung sol-cher Vorgänge.

    Nach SCHÖNE /1.2/ und TGL 25 000-1 /1.3/ definiert man weitere Teilgebiete(→ Bild 1.1).

    Informations-technik

    Formgebungfür einzelneWerkstücke

    UmwandlunggebundenerEnergien

    ChemischeVeränderungenformloser Stoffe

    Gewinnung undUmwandlung vonInformation

    Erzeugen vonProdukten

    Ausführen vonProzessen

    Prozess-technik

    Verfahrens-technik

    Energie-technik

    Fertigungs-technik

    Produktions-technik

    umfasst umfasst

    umfasst umfasst umfasst

    Bild 1.1 Teilgebiete der Prozesstechnik nach SCHÖNE /1.2/

    1.1.1.2 Produktionstechnik

    Bei der Produktionstechnik geht es um die Herstellung von Produkten und umdie Gewinnung nutzbarer Energien. Hierbei unterscheidet man drei Kategori-en:

    Gegenstand der Verfahrenstechnik ist das Erzeugen formloser Stoffe.Dies sind typisch Gase, Flüssigkeiten, Pasten, Pulver, Granulate und dgl.

  • 1.1 Automatisierung technischer Prozesse 21

    1

    Verfahrenstechnische Prozesse werden nach DIN EN ISO 10 628 /1.1/ auchVerfahren genannt. Verfahrensklassen sind Fließverfahren (Konti-Ver-fahren) zur kontinuierlichen Herstellung großer Stoffmengen über längereZeiträume und Chargenverfahren (Absatzverfahren) für häufig wech-selnde Produkte.Das Ziel der Fertigungstechnik ist die Herstellung einzelner Werkstücke(Erzeugnisse) mit definierter Form und festgelegten Abmessungen. Beidiesen Gütern spielt die geometrische Gestalt eine wichtige Rolle. Fer-tigungstechnische Prozesse heißen auch Fertigungen. Hier gibt es dieLinienfertigung für die Herstellung großer Produktmengen über längereZeiträume und die Werkstattfertigung bei wechselnden Produkten kleine-rer Stückzahl.Im Bereich der Energietechnik werden gebundene Energien in Energie-formen umgesetzt, welche sich unmittelbar in technischen Anwendungennutzen lassen. Es geht dabei um das Umwandeln, Transportieren undSpeichern von Energie.

    1.1.1.3 Informationstechnik

    Bei informationstechnischen Prozessen befasst man sich mit der Gewinnungund Auswertung von Informationen. Unter anderem gehören Mess- undPrüfprozesse ebenso dazu wie die Vorgänge bei der Informationsverarbeitungmittels EDV-Anlagen und Prozessleitsystemen.

    1.1.2 Strukturierung produktionstechnischer Prozesse

    1.1.2.1 Prozessabschnitte

    Untergliedern kann man produktionstechnische Prozesse in weitere Ein-heiten, die sog. Prozessabschnitte (DIN 61 512-1 /1.5/). Hierunter sindTeile von Prozessen zu verstehen, welche sich organisatorisch weitgehendautark ausführen lassen und zur Verarbeitung von Stoffen dienen. DieAufteilung eines Prozesses in Abschnitte ist von großer Bedeutung für dasAufrechterhalten der Produktion bei Störungen oder kurzzeitigen Außerbe-triebnahmen etwa für Wartungsaufgaben und muss beim Anlagenbau durchdas Einrichten von Pufferbehältern oder Zwischenlagern berücksichtigtwerden.

    In der Fertigungstechnik spricht man von Fertigungsabschnitten, in der Ver-fahrenstechnik von Verfahrensabschnitten. In Anlehnung an EIGENBERGER/1.6/ sind folgende Kategorien von Verfahrensabschnitten entsprechend derArt der technologischen Vorgänge unterscheidbar:

  • 22 1 Strukturen

    Stoffaufbereitung: Hierbei werden die zu verarbeitenden Einsatzstoffefür die Produktion vorbereitet, z. B. zerkleinert, aufkonzentriert usw. Diechemischen Stoffeigenschaften werden hierbei nicht verändert.Stoffumwandlung: In einem solchen Verfahrensabschnitt stellt man die ei-gentlichen Produkte her. Es finden chemische Vorgänge (Reaktionen) statt,wobei neue Stoffe (i. Allg. auch unerwünschte Nebenprodukte) entstehen.Stoffaufarbeitung: Die produzierten Ausgangsstoffe werden Nachbehand-lungsschritten unterzogen. Hierzu gehören beispielsweise Trennvorgängesowie Abfüll- und Verpackungsarbeiten. Auch hier bleiben die Stoffeigen-schaften erhalten.

    Eine alternative Möglichkeit der Definition von Verfahrensabschnitten ergibtsich aus der zur Ausführung gewählten Produktionsmethode (kontinuierlich,diskontinuierlich).

    1.1.2.2 Prozessoperationen

    Prozessabschnitte setzen sich aus Vorgängen zusammen, welche die Eigen-schaften von Stoffen oder Energien beeinflussen oder dem Transport oderder Speicherung dienen. Diese Vorgänge heißen nach DIN 61 512-1 /1.5/Prozessoperationen.

    Operationen der Fertigungstechnik nennt man Fertigungsoperationen; eineOperation zur Werkstückbearbeitung wird nach MEINBERG, TOPOLEWSKI/1.26/ auch als Fertigungsstufe bezeichnet.

    In der Verfahrenstechnik spricht man von Grundoperationen. Bei diskonti-nuierlicher Produktion besteht ein Verfahrensabschnitt aus einer sequenziellenFolge solcher Operationen, welche jeweils zu quasistationären Zwischenzu-ständen mit definierten Produkteigenschaften führen. Kontinuierliche Verfah-rensabschnitte enthalten – abgesehen von An- und Abfahrvorgängen – stetseine Grundoperation. Leittechnische Grundoperationen sind nach NAMURNE 33 /1.7/ Arbeitsfolgen zur Realisierung der nachstehend beschriebenenverfahrenstechnischen Grundoperationen sowie von Speicher- und Trans-portoperationen.

    Nach TGL 25 000-1 /1.3/ stellen verfahrenstechnische Grundoperatio-nen zielgerichtete Handlungen dar, mit welchen man Zwischenproduktemit definierten Eigenschaften erzeugen kann. Mittels solcher Grundope-rationen werden über physikalische Vorgänge die Zusammensetzung, derVerteilungsgrad oder der Energieinhalt des betreffenden Guts verändert.

  • 1.1 Automatisierung technischer Prozesse 23

    1

    Der zugrunde liegende angelsächsische Begriff Unit Operation wurde 1915von LITTLE /1.8/ in den USA geprägt. Nach TGL 25 000-1 /1.3/ kann manfolgende Einteilung vornehmen:

    Grundoperationen zur Stofftrennung: Hiermit sind z. B. Vorgänge zumDestillieren, Filtrieren, Trocknen, Eindampfen, Kondensieren etc. verbun-den.Grundoperationen zur Stoffvereinigung: Dazu zählt man das Kneten,Suspendieren, Verschmelzen, Mischen von Gasen usw.Grundoperationen zur Stoffzerteilung: Hierzu gehören das Brechen,Mahlen und Zerschneiden.Grundoperationen zum Agglomerieren: Diese bedeuten z. B. Tablettie-ren, Brikettieren, Sintern.Grundoperationen zum Ändern der Enthalpie: Hierunter versteht manAufheiz- und Abkühlvorgänge wie etwa Verdampfen, Erstarren, Konden-sieren, Erwärmen und Abkühlen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen.

    1.1.2.3 Prozessschritte

    Die Elemente der Prozessoperationen sind nach DIN 61 512-1 /1.5/ Pro-zessschritte. Solche Schritte lassen sich nicht sinnvoll in kleinere, prozess-technisch autonome Einheiten zerlegen; sie sind die unterste Stufe defi-nierbarer Vorgänge innerhalb eines technischen Prozesses. Prozessschrittewerden durch Prozessereignisse oder menschliche Eingriffe beendet.

    In der Fertigungstechnik kann man zwei Klassen von Fertigungsschrittenunterscheiden:

    Handhabungsfunktionen nach VDI 2860 /1.27/ dienen zum Positionierenund zum Prüfen von Werkstücken.Mit Arbeitsvorgängen nach TGL 21 639 /1.28/ werden Werkstücke bear-beitet.

    In der Verfahrenstechnik werden die Begriffe Verfahrensschritt und – nachNAMUR NE 33 /1.7/ – Grundfunktion verwendet. Beispiele sind Vorgängewie Rühren, Dosieren und Heizen.

    1.1.3 Darstellungsformen für Prozesse

    1.1.3.1 Grundfließbild

    Das Grundfließbild entsprechend DIN EN ISO 10 628 /1.1/ gibt Vorgängeund deren Zusammenhänge mit Rechtecken und gerichteten Linien wieder.

    Bild 1.2 zeigt die Darstellung eines Verfahrens.

  • 24 1 Strukturen

    AbgaswäscheZerkleinerung

    Lösung Reaktion Konzentration

    Rück-gewinnung

    destillationRein-

    Bild 1.2 Grundfließbild nach DIN EN ISO 10 628 /1.1/

    Bei produktionstechnischen Prozessen bedeuten diese Rechtecke je nachDetaillierungsstufe Prozessabschnitte, Prozessoperationen oder Prozess-schritte. Die gerichteten Linien repräsentieren konditionale Zusammenhänge.Speicher- und Transportoperationen werden nicht mit eigenen Symbolendargestellt.

    1.1.3.2 Formalisierte Prozessbeschreibungen

    Als Alternative zum Grundfließbild kann man formalisierte Prozessbe-schreibungen (auch unter der Bezeichnung Phasenmodelle bekannt) nachVDI/VDE 3682 /1.29/ verwenden. Sie beschreiben das Wechselspiel zwi-schen Stoffen und Energien einerseits und Vorgängen andererseits.

    Diese Darstellungsformen kennen folgende Objekttypen mit zugehörigenTypkennzeichen TK und grafischen Symbolen:

    Stoffe (TK: P) werden durch Kreise dargestellt, Energien bzw. Energieträ-ger (TK: E) durch Rauten.Vorgänge wie z. B. Prozessabschnitte oder -operationen (TK: O) gibt manmit Rechtecken (sog. Prozessoperatoren, früher als Prozesselemente be-zeichnet) wieder. Ein Prozessoperator kann wiederum eine formalisierteProzessbeschreibung beinhalten; ein Vorgang kann also seinerseits in Vor-gänge zerlegt oder dekomponiert werden. Formalisierte Prozessbeschrei-bungen können hierarchisch aufgebaut sein.Für Ressourcen wie etwa Teilanlagen oder technische Einrichtungen (TK:T→ 1.1.4.3) werden Langrunde verwendet.Stoff- oder Energieflüsse (ohne TK) stellt man mit einfachen Pfeilen dar,Ressourcennutzungen (ohne TK) mit gestrichelten Doppelpfeilen.Die Systemgrenze (auch: Bilanzraum) der betrachteten Vorgänge (TK: B)wird durch ein gestricheltes Rechteck wiedergegeben.

  • 1.1 Automatisierung technischer Prozesse 25

    1

    Eindeutige Bezeichnungen (Idents, engl. auch tags) von Objekten erhält mandurch Kombination des Typkennzeichens mit einer alphanumerischen Zei-chenfolge. Bei Ressourcen lässt sich ein „sprechendes“ Ident z. B. aus einemAnlagenstrukturkennzeichnungssystem AKZ (→ 1.1.5.2) ableiten, sodass ei-ne Pumpe in einer Destillationsteilanlage etwa mit T_DS1PA10 bezeichnetwerden kann.

    Bild 1.3 enthält als Beispiel zwei ortssequenzielle Verfahrensabschnitte.

    O_Reaktion T_CA10

    P_ES

    E_Dampf-1

    P_LM

    O_Destillation

    P_Z-Prod

    P_E-Prod P_LM-R

    E_Kond-1

    E_Kond-2

    E_Dampf-2

    T_DS10

    Bild 1.3 Einfaches Beispiel für eineformalisierte Prozessbeschreibung

    Im Verfahrensabschnitt Reaktion wird ein Zwischenprodukt Z-Prod ausEinsatzstoff ES und Lösemittel LM erzeugt. Hierzu wird als EnergieträgerHeizdampf Dampf-1 verwendet, welcher als Kondensat Kond-1 wiederaustritt. Die Reaktion läuft in der technischen Ressource (einer Teilanlage→ 1.1.4.2) CA10 ab.Im Verfahrensabschnitt Destillation wird das Zwischenprodukt Z-Prod inLösemittel LM-R und Endprodukt E-Prod aufgespalten. Auch hier wirdals Energieträger Heizdampf Dampf-2 verwendet, welcher als KondensatKond-2 wieder austritt. Die Destillation läuft in der Teilanlage DS10 ab.

  • 26 1 Strukturen

    Der Informationshaushalt von Prozessen wird durch Attribute der zugehöri-gen Objekte beschrieben. Hierbei unterscheidet man zwischen Kennzeichenund Merkmalen.

    Das Kennzeichen (die Identifikation) eines Objekts enthält das bereitsangegebene Ident, einen Langnamen, einen Kurznamen, Versionsangabenu. a. Hinzu kommen objektspezifische Verweise auf Zusatzinformationen,bei einem Prozessoperator z. B. auf Produkte und Energien.Die Merkmale (Charakteristika) umfassen jeweils wiederum ein Kennzei-chen (hier auch Kategorie genannt), eine Beschreibung (z. B. physikalischeEinheit, Grenzwerte, Messwerthistorie) und ggf. Referenzen auf weitereInformationen, z. B. auf Prozessmodelle.

    1.1.3.3 GRAFCET-Plan

    Eine weitere Möglichkeit zur Darstellung von Prozessen ist der GRAF-CET-Plan (auch Ablaufplan, Funktionsplan) mit Symbolen nach DIN EN60 848 /1.30/ (→ 4.3.5). Man verwendet ihn, wenn man die zur Prozess-durchführung erforderlichen Steuerungsaktivitäten hervorheben will. Bild1.4 gibt als Beispiel ein diskontinuierliches Verfahren wieder.

    LösungÜbernehmen Stoff 1Übernehmen Stoff 2Übernehmen Lösem.sonstige Aktionen ...

    Reaktion

    E.-Stoff 2 fertig

    Start

    Rein-destillation

    Rückge-winnung

    Ende

    Konzen-tration

    Abgas-wäsche

    Bild 1.4 GRAFCET-Plan für ein Verfahren

    Bei einem GRAFCET-Plan stellen die Rechtecke Maßnahmen (Steuer-schritte) zur Durchführung von Vorgängen dar. Auch hier können dieseVorgänge Prozessabschnitte oder Prozessoperationen sein. Die gerichtetenLinien repräsentieren konditionale Zusammenhänge, und die Bedingungen

  • 1.1 Automatisierung technischer Prozesse 27

    1

    zum Durchführen eines Steuerschritts in Abhängigkeit von anderen Steuer-schritten gibt man mit Querbalken an. Übergänge zwischen Schritten nenntman Transitionen. Neben den Schrittsymbolen kann man Einzelheiten derzugehörigen Maßnahmen notieren. Diese Details nennt man Aktionen, undsie haben – je nach Detaillierungsgrad der Darstellung – die Bedeutung vonProzessoperationen oder Prozessschritten (→ 1.1.2.3).

    1.1.3.4 Fertigungsablaufplan

    Fertigungstechnische Vorgänge können in einem Fertigungsablaufplan(Bearbeitungsfolgegraf) dokumentiert werden. Im einfachsten Fall wer-den Vorgänge durch Rechtecke dargestellt, welche man mit gerichtetenLinien verbindet.

    VDI 2860 /1.27/ legt verdeutlichend folgende Grundsymbole fest:Kreise bezeichnen Arbeitsvorgänge.Quadrate kennzeichnen Handhabungsfunktionen mit Ausnahme von Prüf-vorgängen.Dreiecke kennzeichnen Prüfschritte.Funktionsfolgen werden durch gerichtete Linien dargestellt; bei parallelenAbläufen zeichnet man die zugehörigen Symbole unmittelbar nebeneinan-der.

    In die Grundsymbole können Zusatzsymbole zur Darstellung der Funktiona-lität eingetragen werden. In Bild 1.5 wird ein Werkstück einer Drehmaschinezugeführt, eingespannt und bearbeitet. Dann wird es wieder gelöst und derWeiterverarbeitung zugeführt.

    Zuführen Spanen Drehen Lösen Weiter-geben

    Bild 1.5 EinfacherFertigungsablaufplan

    1.1.4 Anlagenhierarchien

    1.1.4.1 Produktionstechnische Anlagen

    Eine produktionstechnische Anlage umfasst in Anlehnung an DIN ENISO 10 628 /1.1/ die für die Durchführung produktionstechnischer Prozessenotwendigen Einrichtungen (Apparate, Maschinen, Leiteinrichtungen in-klusive der Sensor- und Aktorsysteme etc.) und Bauten.

  • 12

    Sachwortverzeichnis

    10BASE 32710BASE2 324, 354 f.10BASE5 324, 354 f.10BASE-F 35410BASE-T 324, 354 f.100BASE-FX 357, 417, 419100BASE-T4 327, 357 f.100BASE-TX 324, 327, 357 f., 417,

    4201000BASE-CX 3581000BASE-LX 358 f.1000BASE-SX 358 f.1000BASE-T 358

    AA2DP 371Abhören 367Ablaufmodell 211 f.Ablaufplan 212, 291Ablaufsprache 230–, grafische 291–, textuelle 293Ablaufsteuerung 211Absatzbetrieb 36 f., 39Abschlussimpedanz 402Abschlusswiderstand 322, 354, 397Absenderadresse 319, 383, 388Absolutdruck 118absolute Zeit 61Abstraktion 202Abtastung 281Abwicklungsphase 542Access Control 379Access Control List 379Access Point 351, 365, 367Account 562achtwertige Phasenmodulation 411ACK 351, 378, 409Acknowledge 405, 409ACL 369, 379ACL Mode 379ActiveX 265, 306additiv gaußverteilt 321Addressierungsformat 412

    Aderpaar 323–326, 341, 357 f., 397–, verdrilltes 323Ad-hoc-Mode 365Adressbereich 386, 390Adressbit 402Adressdarstellung 66Adresse 315, 360–, effektive 66–, logische 70Adressfilter 367Adressierungsschema 336, 383Adresskonstante 66Adressraum 69Adressschema 390Adressumsetzung 70Advanced Encryption Standard 376A/D-Wandler 97AES 368, 376, 379 f.Aknowledge 351Aktion 292Aktionsbezeichnung 293Aktionsinhalt 293Aktor 141–, elektromagnetischer 149Aktor-Sensor-Interface 401Aktorsystem 141Aktortechnik 18AKZ 33, 35Al2O3-Feuchtesensor 138Algorithmus, genetischer 538ALOHA 345 ff.alphanumerische Zeichen 60Alternative, einfache 214ALU 61Amplitudengang 171, 175Amplitudenrand 183An- und Abfahrhilfe 41Analogausgabe 96Analogeingabe-System 97analoger Regler 190Analyse 240–, objektorientierte 241, 249–, strukturierte 244

  • 612 Sachwortverzeichnis

    Angriff 379Anlagen- und Apparatekennzeichen

    33, 35Anlagenplanung 540Anlagensicherheit 540Anlagensicherung 567Anlagensteuerung 455, 469Anlagenstruktur 462Ansprechzeit 111Ansteuereinrichtung 141, 154Antwortfunktion 170Anweisungsliste 212, 230, 235, 290Anweisungsteil 237Anwendungsschicht 317, 320, 404,

    407, 414Anwendungs-Software 255Anzeige- und Bedienkomponente 46AP 365APL 380Applet 302Application Layer 317, 320, 380Application Objects 381Application Profiles 381Application Support Sub-Layer 381Applikations-Software 255APS 381Arbeitsprogramm 255Arbitrierung 311 f., 410Arbitrierungsphase 353, 410Arbitrierungsprozess 410ARCnet 327Armatur 34ARPAnet 318, 383 f.ARQ 316, 320AS-i-Bus 401AS-i-Bus-Master 403AS-i-Busmaster 402ASIC 93AS-i-Datenrahmen 403AS-i-Gerät 401AS-Interface 401 ff.AS-i-Slave 402AS-i-Spezifikation 403–, 2.04 402–, 2.11 402AS-i-Verteilermodul 402Assembler 294Assemblerbefehl 65asymmetrische Aufteilung 342

    asynchron 396Asynchronous Connection-Less 369ATM 327Auditierung 552Auftrag 255Auftragskontrollsprache 278Auftragssteuerung 277Ausbreitungsbedingung 332Ausfallrate, mittlere 554Ausfallsicherheit 561Ausführungsplanung 545Ausführungszustand 470Ausgabematrix 220Ausnahmebehandlung 68, 80Authentication Response 372Authentifizierung 312, 366, 372 f.Automat 247–, sequenzieller 219Automatengraph 212, 218, 221, 224Automatentabelle 212, 220Automatic Repeat Request 316, 320Automation 17Automatisierung 17Automatisierungs-Controller, program-

    mierbarer 161autonomer Kanal 271Autorisierung 372AVRCP 371azyklische Nachricht 414azyklische Übertragung 418azyklischer Dienst 406

    BBackbones 330Backoff-Timer 351Backup 559 f.Bahnsteuerung 513Balkendiagramm 541Bandbreite 321, 332, 343Bänder 333–, lizenzfreie 333–, lizenzpflichtige 333Basisautomatisierung 457Basisplanung 544Basisstation 365Batch-Produktion 37Bau 540Baumstruktur 414, 420Baum-Topologie 338 f., 380

  • Sachwortverzeichnis 613

    12

    B&B-System 446BCNT-Feld 412Bedienelement 422–, virtuelles 434Bedienen und Beobachten 474Bediener 424Bedienoberfläche 49, 278bedingte Verarbeitung 214Bedingungsprüfung 214Befehlsdurchsatz 74Befehlstyp 66Befehlswort 65Befehlszähler 63Belegung 218Belegungskoordinierung 272Benachrichtigungsdienst 407–, Acknowledge Event Notification

    407–, Event Notification 407Benchmark-Programm 280Benutzer 424Benutzerfreundlichkeit 425Benutzeroberfläche 427Benutzerschnittstelle 427–, grafische 427 f.Beschaffung 548Beschleunigung 126Beschreibungsmittel 211 f.Bestimmungszeichen 292Betragsoptimierung 187Betrieb, bestimmungsgemäßer 569–, nicht bestimmungsgemäßer 568Betriebsart 472Betriebseinrichtung 572Betriebsfunk 334Betriebskennlinie 144 f.Betriebssprache 255, 278Betriebsspracheninterpreter 278Betriebssystem 254Betriebssystemkern 254Betriebssystemschale 255, 277Betriebszustand 471Beweglichkeitsgrad 515Bewegungsanweisung 516Bezugspunkt 499bidirektionale Kommunikation 340Biegebalken 119Biegeradius 328Bilanzraum 207

    Bilddynamik 443Bildschirmarbeitsplatz 49Bildschirmrichtlinie 425Bildverarbeitungssensor 518binäre Steuerung 163binary exponential backoff 348Bindeprogramm 294BIP 371Bit 313–, dominantes 409 f.–, rezessives 409 f.Bitübertragungsschicht 313, 368, 377,

    380, 404, 415Bit-Arbitrierung 351, 353, 408, 410Bitebene 420Bit-Takt 360, 396Bitübertragungsschicht 314 f., 319,

    357, 382, 404 f., 407, 414, 417Bluetooth 89, 367 f., 370, 372– 2.0 369 f.– 2.1 373– 3.0 369– 4.0 370– 4.1 370– 4.2 370Bluetooth-Dienst 371 ff.Bluetooth-Funktechnologie 370Bluetooth-Profile 370 f.BNC-Verbinder 355Bode-Diagramm 171boolesche Anzeigevariable 293Bootsektor-Virus 564BR 373Breakpoint 296Brechungsindex 327, 329Broadcast 405Broadcast-Adresse 361, 381, 385Brückendiagonalspannung 108Brückenschaltung 108Büroautomation 52Bus 71, 336 f., 353, 360Busabschluss 414Business Intelligence 450Busklemme 370Busleitung 413Busprotokoll 71Busschnittstelle 71Bussegment 402, 407, 414Bussystem 84

  • 614 Sachwortverzeichnis

    Bus-Topologie 335 ff., 339, 346,354 f., 402

    Bustreiber 73Byte 57

    CC 285C++ 301Cache 76, 272CAD-Grafik 437CAN 408– 2.0A 409– 2.0B 409CAN application protocol over

    EtherCAT 420CAN-Bus 353, 408 ff.CAN-Bus-Knoten 409CAN-Data-Frame 409CAN-Data-Frame-Format 409CAN-Feldbus 351Canonical Format Indicator 363Carrier Sense Multiple Access 346Carrier Sense Multiple Ac-

    cess/Collision Avoidance 350Carrier Sense Multiple Ac-

    cess/Collision Detect 348Carrier Sense Multiple Ac-

    cess/Collision Resolution 351Carrier-Sensing 345, 348, 350 f.Cat-1 327Cat-2 327Cat-3 327, 355Cat-4 327Cat-5 327, 358Cat-5e 327Cat-6 327Cat-6A 327Cat-7 327Cat-7A 327CDMA 343Centronics-Schnittstelle 88Challenge-Response-Verfahren 372Chargendokumentation 474Chargenproduktion 37Chargenprotokoll 474Chirp Spread Spectrum 382CHK-Feld 412CIDR 386 f., 391CIDR-Notation 388

    CIM 507CIP 371Circuit Switching 315CISC 61Claimant 372Classless Inter-Domain Routing 386Clear to Send 351Client-Server-Modell 279Cluster 381Cluster Identifier 381CMOS-Uhrenbaustein 100CNC-System 503Coating 328Code Division Multiple Access 343Code-Bereich 260Codesequenz 343CoE 420COM 306Command-Feld 412Compiler 294Computer Augmented Reality 452Continuous Function Chart 290Control Bit 409Controller Area Network 408Coprozessor 60CORBA 304Core-only-System 269Coriolis-Massedurchflussmessung 131CPU 55, 61CPU-Befehl 64CRC 315, 409CRC Delimiter Bit 409CSMA 346, 348, 350–, non-persistentes 347, 349 f.–, persistentes 346 f., 350–, p-persistentes 347CSMA/CA 350 f., 366, 378CSMA/CD 348–351, 354 ff., 362CSMA/CR 351, 353, 410CSRD 405 f.CSS 382CTP 371CTS 351, 396Cycle-Steal-Betrieb 83Cyclic Redundancy Check 409Cyclic-Redundancy-Check Codes 315

    DDaisy-Chain 335Daisy-Chain-Prinzip 81

  • Sachwortverzeichnis 615

    12

    Daisy-Chain-Topologie 335, 420Dämpfung 328, 330Darstellungsschicht 316 f., 320Data Carrier Detect 396Data Encryption 379Data Frames 315Data Link Layer 315, 405Data Set Ready 396Data Terminal Ready 396DATA-Feld 412Data-Frame 353, 409 f.Datagramm 315, 388 f., 394Datei 274Dateibaum 274dateiinfizierender Virus 564Dateistruktur 276Dateisystem 275Dateiverwaltung 258, 273Daten 55, 359 f.–, grafische 429Datenanalyse, grafische 439Datenaustausch 448Datenbank, relationale 475Datenbankschnittstelle 440Datenbereich 260Datendurchsatz 340, 365Datenfeld 274, 361Datenfeldlänge 412Datenfluss 244Datenflussdiagramm 244Datenkapselung 300 f.Datenleitung 322Datenmatrix 439Datennetz 330, 420Datenpaket 315, 319, 346Datenrahmen 315, 355 f., 359–363,

    379Datenrate 321 f., 325, 328–332, 364 f.,

    395, 397 f., 401Datensatz 274Datensicherheit 275, 300, 375, 378Datenspeicher 244Datentyp 60Datentypkonzeption 227Datenübertragungsrate 357, 415DB25 396DB9 396DCD 396DCOM 306

    DDC-Betrieb 557deadlock 271, 283DECT 374DECT Standard Authentication

    Algorithm 375DECT Standard Cipher 375DECT Ultra Low Energy 334DECT-Frequenzbereich 374DECT-Standard 333 f.DECT-ULE 375Defuzzifizierung 200, 532Defuzzyfikation 200, 532Dehnstoff-Antrieb 152Dehnungsmessstreifen 119Deklarationsteil 237Dekomposition 205demarshalling 306Design 240Design Qualification 553destination address 389, 394dezentrale Technik 45dezentrales Prozessleitsystem 45df 389df-Feld 389DFT 342Diagnoseprogramm 280Diagramm 212Dialog 432Dialogbetrieb 257Dialogkontrolle 316Dielektrikum 325Dienst 238Dienstzugriff 372differentielles Übertragungsverfahren

    397Differenzdruck 118Differenzdruckzelle 120Differenzialgleichung, lineare 169Differenzialkondensator 123Differenzialtransformatorprinzip 122Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch

    372Digital Enhanced Cordless Telecom-

    munications 374Digital/Analog-Wandler 96digitale Schnittstelle 394 f.Digitaleingabe 94digitaler Regler 190DIN EN 61 512-1 457, 463

  • 616 Sachwortverzeichnis

    DIN/PDV-Bus 87Direct Sequence Spread Spectrum 343directory 274direkt dargestellte Variable 287Diskless Client 269, 560diskrete Fouriertransformation 342Displaycontroller 428Distributed Component Object Model

    306DMA-Controller 83DMA-Kanal 84, 94DMS 119DNS 320Document Type Definitions 252Domain Name System 320dominant 352 f.dominantes Bit 409 f.dominant-rezessiv 408don’t fragment 389door 266DP 405Drahtgeflecht 323, 325drahtlose Kommunikation 331drahtloses Kommunikationssystem

    331 f.Drehmoment 121Drehmomentaufnehmer 121Drehzahl 1253-D-Objektmodell 438Dreipunktregler 198Drei-Zustands-Ausgang 74Drosselstellverfahren 142Druck 117Drucksensor 118–, kapazitiver 120–, piezoelektrischer 120DSAA 375DSC 375DSR 396DSSS 343, 365, 378D-Sub-Steckverbinder 396, 404DTD 252DTR 396DUN 371Duplexing 340Duplex-Verfahren 340, 342Durchfluss 127Durchflusskennlinie 144

    Durchflussmesser, magnetisch-induktiver 130

    –, Ultraschall- 130Durchsatz 346Dynamikattribut 444dynamische Beziehung 297dynamisches Modell 205, 249Dynamisierung 444

    EE/A-Baustein 78Echtzeitanforderung 332, 344 f., 383,

    405Echtzeitanwendung 432Echtzeitbetrieb 56Echtzeitprotokoll 418 f.Echtzeituhr 93, 100Echtzeitverhalten 441Echtzeitvisualisierung 451Editor 293EDR 369, 373Effective Isotropic Radiation Power

    334Effective Radiation Power 334effektive Adresse 66EIA/TIA 568 324EIA/TIA 568A 326EIA/TIA 568B 324Eigenüberwachung 555Ein-/Ausgabe-System 55Einfallswinkel 327 f.Einkopplung, induktive 322Einproduktanlage 39Einstellregel 185–, Chien, Hrones und Reswick 186–, Kessler 187 f.–, Ziegler und Nichols 185Einstranganlage 38Einzelelementvariable 287Einzelleitebene 457Einzelsteuereinheit 457EIRP 334elektrischer Leiter 321, 327elektrisches Feld 322elektrochemischer Gassensor 140elektromagnetische Wellen 321, 332,

    366elektromagnetischer Aktor 149Elektromotor 148

  • Sachwortverzeichnis 617

    12

    embedded controller 89Embedded-Web-Server 449Empfänger-Adresse 383Empfindlichkeit 111EMSR-Kreis 33Encryption Mode 372End of Frame 409End User 392Endpunkt-Adresse 381Energieeffizienz 364Engineering Workstation 50Enhanced Data Rate 369enhanced SCO 369Entfernungsbestimmung 382Entscheidungstabelle 212, 247EoE 420EOF 409Ereignis 239Ergonomie 423ERP 334Ersatzsystem 173eSCO 369ESDP 371EtherCAT 357 f., 420Ethernet 324, 331, 345 f., 348, 350,

    353–356, 362, 420–, industrielles 416Ethernet for Control Automation

    Technology 420Ethernet II Format 360 f.Ethernet II Rahmenformat 361Ethernet over EtherCAT 420Ethernet-Backbone 421Ethernet-Bus-Topologie 354Ethernet-Frame 360 f.Ethernet-Rahmen 360 f.Ethernet-Rahmenformat 359, 362Ethernet-Standard 417Ethernet-Switch 330, 358, 360, 363,

    419ETSI 374ETSI-Standard 374EU 392European Telecommunications

    Standards Institute 374EVA-Prinzip 282Expansion-Feld 412Expertensystem 532–, Fuzzy- 534

    Extended-Frame 409eXtensible Markup Language 241, 251

    FFachsprache 212Fahranweisung 456Fahrweise 458Failsafe-Terminierung 397Fall 225Farbcode 326Farbdisplay 428FAS 414Faser 327 ff.–, optische 327–, polymeroptische 328Faserhygrometer 137Fast Ethernet 357Fast-Ethernet 324, 357FAX 371FDD 342FDDI 327FDMA 342Fehlbereich, unzulässiger 568–, zulässiger 568Fehlerbaum 570fehlerbehaftetes Modell 208Fehlerkorrektur 364fehlertolerant 364Feld 287–, elektrisches 322Feldbus 87, 315, 400 f., 405, 408, 415Feldbusstandard 413Feldcontroller 415Feldebene 320, 335 f., 338 ff., 400 f.,

    405Feldgerät 379, 412 ff., 418Feldplatte 126Fenster 430Fenstermanager 430Fenstersystem 430Fenstertechnik 431Fernservice 447Fernzugriff 448Fertigung, rechnerintegrierte 507Fertigungsintegration 507Fertigungsleitsystem 506Fertigungssystem 505Festkommaarithmetik 92Festkommazahl 59

  • 618 Sachwortverzeichnis

    Festkörperionenleiter 140Feuchte 136–, absolute 136–, maximale 136–, relative 136Feuchtesensor, Al2O3- 138–, Faserhygrometer 137–, kapazitiver 137–, LiCl-Hygrometer 138–, Psychrometer 136–, Tauspiegelhygrometer 136FFD 377F/FTP 325FHSS 343, 365, 368Fibre Channel 51Fieldbus Access Sublayer 414Fieldbus Foundation 413, 420Fieldbus Message Specification 415file 274File Transfer Protocol 320Firewall 566Firewire 89Fließbetrieb 36, 39Fließbild 31, 33, 442flow label 394Flusskontrollmechanismus 395FMDA 374FMS 405, 415FMS-Schicht 415Folienschirmung 323formalisierte Prozessbeschreibung 466Formatierungsprogramm 280Formgedächtnis-Legierung 151Forwarding 383Fotodiode 327, 330FOUNDATION Fieldbus 413 f.FOUNDATION High Speed Ethernet

    421FOUNDATION HSE 420 f.FPGA 93Fragment 389fragmentiert 389Frame 500Frame Format 360Frame Integrity 379Frequency Division Duplexing 342Frequency Division Multiple Access

    342

    Frequency Hopping Spread Spectrum343, 368

    Frequency Shift Keying 411Frequenzband 334, 364, 374, 378Frequenzbereich 333, 342, 364, 366,

    374 f., 378Frequenzfolge 343Frequenzgang 171Frequenzspreizung 368Frequenzzuteilung 333FSK 411FSoE 420F-SPS-System 557F/STP 325FTP 320Führungsgröße 162Führungsverhalten 180Full Function Devices 377Füllstand 132Füllstandsmessung, hydrostatische 132–, kapazitive 133–, mechanische 132– mit Laufzeitmessung 134– mit Schwingsonde 135–, thermische 134–, Ultraschall- 134Functional Block 408Funkkanal 382Funknetz 350, 366 f.Funknetzwerk 366, 376–, unverschlüsseltes 367Funksystem 332Funktechnik 331Funktechnologie 331 f., 363 f.Funktion 229, 233, 286, 539funktionales Modell 249Funktionalität 539Funktionsbaustein 229, 233, 238 f.,

    265, 286Funktionsbausteinsprache 230, 233,

    288Funktionsdiagramm 212Funktionsmodell 203Funktionsplan 212Funkübertragungssystem 342Funkzelle 365F/UTP 325Fuzzifizierung 200Fuzzy-Expertensystem 534

  • Sachwortverzeichnis 619

    12

    Fuzzy-Logik 198, 528Fuzzy-Regler 198

    GGAP 371, 375Gassensor 139–, elektrochemischer 140–, Metalloxidhalbleiter- 140–, Pellistor 139Gateway 415gaußverteilt 321GAVDP 371Gefahr 567Geflechtschirmung 325Gelenkfreiheitsgrad 514General Access Profile 375genetischer Algorithmus 538Geräteadresse 412Gerätedeskriptor 271Geräteklasse 369Gerätetreiber 271Geräteverwaltung 258Gestaltung 425Gigabit-Ethernet 324, 327, 358Glasfaser 328 f., 357, 359, 404Gleitkommaarithmetik 92Gleitkommaeinheit 60Gleitkommazahl 60Global Unicast Address 391globale Variable 287GND 396GOEP 371Gradientenprofil 329GRAFCET 26, 231Grafiksystem 428grafische Ablaufsprache 291grafische Bedienoberfläche 278grafische Benutzerschnittstelle 427 f.grafische Daten 429grafische Datenanalyse 439grafisches Objekt 435Graph 212, 217–, Kante 217, 221–, Knoten 217, 221Grenzabweichung 113Grenzschicht 327Grenzwertschalter, faseroptischer 135Grundfließbild 31Grundfunktion 465

    Grundlagenermittlung 543Grundmode 329Grundrezept 461, 463, 475Grundzustand 471Gruppenleitebene 458Gutbereich 568Gütekriterium 209

    HH1-Bus 414H1-Bussegment 414Haarhygrometer 137Halbduplex 354 f., 357Halbduplex-Betrieb 341Halbduplex-Übertragung 340 f.Handshake-Verfahren 79Hardware-RAID 562Hardware-Unterbrechung 259HART 411 f.HART Revision 6 412HART-Modem 411HART-Multiplexer 413HART-Protokoll 53, 395, 411HART-Spezifikation 411HART-Telegramm 411 f.HART-Telegrammformat 412Harvard-Struktur 92Hauptklasse 386Hauptsatz 504HCRP 371HDP 371Header 388 f.header checksum 389header length 388Headerformat 392Headeroption 390Heimautomatisierung 382herstellerspezifische Schnittstelle 429Hexadezimalziffer 58HFD 371HID 371High-Speed 369Highway Addressable Remote Trans-

    ducer 411Hitzdraht-(Heißfilm-)Anemometer 131Hochfrequenz 323, 333Hochfrequenzfilter 343Hochfrequenztechnik 313hop limit 394

  • 620 Sachwortverzeichnis

    Host-Anteil 385Hot-Plugging 337, 420HS 369, 373HSP 371H-SPS-System 557HTTP 317, 320Hub 337, 355, 370, 420Human Machine Interface 48Hurwitz-Kriterium 182Hybrid-Topologie 338 f., 414hydrostatische Füllstandsmessung 132Hypertext 312Hypertext Transfer Protocol 317, 320Hyper-Threading 75

    IIANA 392Icon 434 f.ICP 371IDE 409identification 389Identifier 353, 409 f.Identifier Extension 409Identifier-Bit 409Identifier-Block 409Identifikation 296Identität 372IDL 304 f.IEC 61 131 227IEC-Bus 86IEEE 345– 802.11 351, 364 f., 367 f., 376– 802.11a 365, 369– 802.11ac 365– 802.11b 364 f., 369– 802.11c 369– 802.11g 364 f.– 802.11n 364 f.– 802.15.1 368, 376– 802.15.4 376–380, 382– 802.15.4a 382– 802.1P 417– 802.1Q 362 f., 417– 802.3 324, 353 f., 359 f., 417– 802.3u 357 f.– 802.3z 358– 802.4 345– 802.5 345IEEE-Format 361

    IEEE-Rahmenformat 361IFS 350 f., 409Impedanz 322, 354Implementierung 240Inbetriebsetzung 548induktiv 323induktive Einkopplung 322induktiver Impulsgeber 126induktiver Sensor 122Induktivitätsbelag 321industrielles Ethernet 416Industrieroboter 512Inferenz 200Inferenzmaschine 533Information Hiding 297Informationsbit 402Informationstechnik 18, 21, 310informationstechnisches Modell 241Informationstheorie 313Informationsvisualisierung 438Infrarotbereich 328Infrastructure-Mode 365inkrementales Messsystem 124Inselnetz 386Inspektion 575Installation Qualification 553Instandhaltung 575Instandsetzung 575Instanz 297Instanziierung 301Instrumentationsverstärker 108integrierender Regler 178Interaktion 452Interaktionsdiagramm 251Interaktionstechnik 432interaktives System 242INTERBUS 416Interface 303Interface Description Language 305Interframe Spacing 350, 409International Telecommunication

    Union 333Internet 318, 320, 386, 391Internet Assigned Numbers Autority

    392Internet Layer 319Internet of Things 370, 382Internet Protocol 318, 383 f.Internet Protocol version 4 384

  • Sachwortverzeichnis 621

    12

    Internet Service Provider 392internetbasierte Technologie 251Internet-Browser 450Internetschicht 318 f.Internet-Technologie 450Interpreter 294Interpretersystem 295Interrupt 259Interrupt Service Routine 259Interruptbearbeitungsroutine 80interruptgesteuerte E/A 80Interruptquittungssignal 82Interruptsystem 81Interruptvektor 82IO-Controller 418IO-Device 418IO-Link 399 f.IO-Link-Gerät 400IO-Link-Master 399 f.IoT 370, 382IP 318, 383 f., 418IP Version 6 390IP-Adresse 384 f., 390, 392–, private 386IP-Datenformat 319IP-Netz 394IP-Paket 390IP-Protokoll 388, 393IPv4 384 ff., 390 f., 393–, -Paket 389–, -Router 389IPv4-Adresse 384, 390IPv4-Datagramm-Headerformat 388IPv4-Headerformat 388IPv4-Quelladresse 389IPv4-Zieladresse 389IPv6 370, 390 ff., 394IPv6-Adressbereich 391IPv6-Adresse 390 ff.IPv6-Adresszuweisung 392IPv6-Datagramm 392, 394IPv6-Datagramm-Header 393IPv6-Datagramm-Headerformat 393IPv6-Header 394IPv6-Headerformat 392IPv6-Quelladresse 394IPv6-Zieladresse 394I-Regler 178IRT 419

    IRT-Protokoll 419ISDN 327, 371ISM-Band 333, 364, 366, 368, 374,

    377–, lizenzfrei 374ISM-Frequenzbänder 333 f.Isochronous Real-Time-Protokoll 419ISP 392ITU 333ITU-T V.11 397

    JJam-Signal 349Java 302Java Virtual Machine 302job 255Job Control Language 255, 278

    KKabel 321Kabelfernsehnetz 323Kanal 321, 340 f., 345–348, 366–, autonomer 271Kanalabstand 366Kanalbandbreite 342 f.Kanalbreite 364, 366Kanalcodieralgorithmus 312Kanalzugriff 342, 346Kapazitätsbelag 321, 397kapazitiver Drucksensor 120kapazitiver Feuchtesensor 137kapazitiver Füllstandsmesser 133Karmannsche Wirbelstrasse 129Kern 327Kerndurchmesser 328 f., 359Kernel 257–, monolithischer 258Kerneltabelle 261Kernel-Thread 263Klasse 296, 298klassenbasierte Adressierung 385 f.klassenbasiertes IPv4-Adressschema

    385klassenlose IPv4-Adressierung 386Koaxialkabel 322 f., 325, 346, 354–, RG58 354–, RG8 354Kollaborationsdiagramm 251Kollektor, offener 73

  • 622 Sachwortverzeichnis

    Kollision 315, 337, 339 f., 346 ff.,350 f., 356, 409

    Kollisionsauflösung 347 f., 351Kollisionsdomäne 355 f.Kollisionserkennung 348, 351Kollisionsvermeidung 350 f.Kollisionswahrscheinlichkeit 350Kommandoprozessor 278Kommunikation 238Kommunikationsform 426Kommunikationssystem 44Kommunikationstechnik 18Komponente 303–, prozessferne 47–, prozessnahe 46 f.komponentenbasiertes Programmieren

    303Komponentenmodell 303Konfiguration 228, 286Konfigurierrichtlinie 547Konnektor 292Konsistenz 276Kontaktplan 230, 232, 287Kontaktplansprache 287Kontaktprellen 95Kontextdiagramm 244Kontrollspezifikation 246kooperatives Multitasking 257, 262,

    283Koordinatensystem 500Koordinierungssteuerung 457Kopierprogramm 280Kraft-Weg-Sensor 519kritischer Pfad 542kritischer Winkel 327kryptographische Methode 312kryptographischer Algorithmus 375Künstliche Intelligenz 526Kurzstrecken-Funknetzwerk 367

    LLadungsverstärker 109Lambda-Regelung 141Lambda-Sonde 140LAN 334, 560Länge 122, 360 f.Langzeitstabilität 111LAP 371Laplace-Transformation 169

    LAS 414Laserdiode 327, 330Lastenheft 544Lastkennlinie 145Latenzzeit 311, 332, 382, 400 f.Laufzeit 319Lauschangriff 332Layoutkonzept 440LE 370Lean Management 53LED 327Leiter, elektrischer 327Leitfunktion 547Leitrechnerkomponente 50Leitsystem 446Leittechnik 18leittechnische Grundoperation 465Leitungsimpedanz 322, 397Leitungslänge 398leitungsvermittelte Verbindung 369leitungsvermitteltes Netz 383Leitungsvermittlung 315, 383Leitungswegsuche 383Leitungswellenwiderstand 321–, verlustloser 322Lichtwellenleiter 321, 327–330, 341,

    354, 357, 404 f., 419LiCl-Hygrometer 138lineares System 167linearisiertes Modell 206Linienstruktur 420Linientopologie 335, 402, 404, 408,

    414, 419Link Active Scheduler 414Link Key 372 f.Linker 294Linux 52, 283LIR 392lizenzfrei 334lizenzfreie Frequenzbänder 333lizenzpflichtig 334lizenzpflichtige Bänder 333Local Internet Registries 392LocalTalk 327Logikbaustein, programmierbarer 93Logikplan 212logische Adresse 70logische Bombe 564logisches Laufwerk 275

  • Sachwortverzeichnis 623

    12

    lokale Variable 287lokales Netz 386lokales Netzwerk 324, 330 f., 359Long Frame 412Longitudinal Redundancy Check 556Low Energy 370LSB 58LWL 327, 404

    MM12-Steckverbinder 400MAC 380MAC-Adresse 360, 367–, globale 361–, lokale 361MAC-Adressfilter 367MAC-Layer 378, 380magnetisches Wechselfeld 322 f.magnetisch-induktiver Durchflussmes-

    ser 130Main-Thread 264Makroassembler 295Makrobefehl 292Malware 563Manipulation 332, 366, 374, 379–, direkte 433Manipulator 512Mantel 327Marke 224marshalling 305Masche 338Maschinenbefehl 64Maschinen-Koordinatensystem 500Maschinenstellverfahren 142masquerading 566Massestrom 127Master Klasse 407Master Link Key 372Master/Slave-Betrieb 405, 418MAU 354Mealy-Automat 219Mean Time Between Failures 554Mean Time To Repair 554mechanischer Füllstandsmesser 132Media Access Control 360Media Attachment Units 354Media Redundancy Protocol 417Media Redundancy Real-Time Proto-

    col 417

    Medienzugriff 339 f., 408, 419, 421Medium Access Control Layer 378Mehrantennensystem 364Mehrbenutzerkoordination 335 f.Mehrkernprozessor 77Mehrproduktanlage 39 f.Mehrstranganlage 39Mehrstrang-Mehrweganlage 39Mensch-Maschine-Dialog 425, 432Mensch-Maschine-Interaktion 423Mensch-Maschine-Kommunikation

    424Mensch-Maschine-System 18, 422Mensch-Prozess-System 423Mensch-Rechner-Schnittstelle 426MeshScape 382Messeinsatz 114Messglied 164Messsystem, inkrementales 124Messumformer 103Messverfahren, optisches 124Messverstärker 108Metadevice 275Metall-DMS-Drucksensor 119Metallfolie 323, 325Metalloxidhalbleiter-Gassensor 140Metall-Widerstandsthermometer 111mf 389Microkernel 258Mikrocontroller 89, 103Mikroprozessor 61Mikrowelle 135MIMO 364MIMO-OFDM 365mittlere Ausfallrate 554MMS 422Mode 328 f.Modell 202–, dynamisches 205, 249–, fehlerbehaftetes 208–, funktionales 249–, informationstechnisches 241–, linearisiertes 206–, parametrisches 208–, qualitatives 205–, statisches 249Modellbildung 202Modellgenauigkeit 210Modellgleichung 206 f.

  • 624 Sachwortverzeichnis

    Modellgüte 209Modellierung 243–, objektorientierte 249Modellierungssprache 250Modendispersion 329, 331Modifizierer 235Monitoring 295Monomode-Faser 329 ff., 359Montage 524, 548Moore-Automat 219Mooresches Gesetz 62more fragments 389MRP 417MRRT 417MS Windows 431MSB 58Multicast 405Multicast-Adresse 361, 386Multicore-Prozessor 77Multidrop 398Multidrop-Betrieb 412 f.Multidrop-Netzwerk 397Multimedia 453Multimode-Faser 328–331, 358 f.Multimode-Glasfaser 357Multiple Access 342Multiple-Input Multiple-Output 364Multiplex 342Multiplexing 312, 342Multitask-Betrieb 256, 262Multitask-Betriebssystem 282Multitasking 68, 262–, kooperatives 257, 262, 283–, präemptives 257, 262, 283Multithreading 263, 302Multi-User MIMO-OFDM 365Multiuser-MIMO 365

    NNachricht, azyklische 414–, zyklische 414Nachrichtentechnik 540Nachrichtentyp 412Näherungssensor 518Namensraum 307Namenssystem 545NAMUR 38nanoLOC 382NC-Maschine 498

    NC-Satz 503NC-Sprache 503NC-Steuerung 498Network Access Layer 319network beacons 378Network File System 274Network Layer 315Netz 212–, leitungsvermitteltes 383–, lokales 386–, neuronales 534–, paketvermitteltes 383–, selbstorganisierendes 377–, selbstorganisierendes vermaschtes

    379Netzauslastung 348Netzlast 383Netzmaske 385 ff., 389, 392Netzplantechnik 541Netztheorie 225Netzwerk 51–, lokales 324, 330 f., 359–, privates 391–, vermaschtes 377Netzwerkadresse 384Netzwerkanteil 385Netzwerkauslastung 362Netzwerkdurchsatz 311, 336, 347, 356Netzwerkklasse 385 f.Netzwerkkomponente 51Netzwerklast 389Netzwerkmanager 380Netzwerkmaske 391Netzwerkprotokoll 382, 388Netzwerkschicht 315 f., 319, 382, 415,

    421Netzwerksegment 316, 389Netzwerksicherheit 367Netzwerktechnologie 420Netzwerkteilnehmeranteil 385Netzwerktopologie 334, 376, 417Netzwerkverteiler 358Netzwerkverwaltung 258Netzwerkzugangsschicht 319Neuron 535neuronales Netz 534next header 394non-persistentes CSMA 347, 349 f.NRU-Verfahren 270

  • Sachwortverzeichnis 625

    12

    NTC-Thermistor 112Nullpunkt 499Nutzdatenfeld 394NWK 380Nyquist-Kriterium 183

    OObject Linking and Embedding 265Object Management Architecture 304Object Management Group 304Objekt 296–, grafisches 435Objekthierarchie 307Objektindizes 406Objektmodell 436objektorientierte Analyse 241, 249objektorientierte Methode 433objektorientierte Modellierung 249objektorientierte Programmiersprache

    299 f.objektorientiertes Programmieren 296obligatorischer Dienst 406Abort 407–, Get Object Dictionary 407Identyfy 407–, Initate 407–, Reject 407–, Status 407OFDM 342, 365OFDMA 342offener Kollektor 73offener Regelkreis 180offenes System 53Offline-Programmierung 513, 516Öffnungskennlinie 143Oktalziffer 58OLE 265, 306OLE for Process Control 53, 306OPC 53, 306, 313OPC AE 317OPC Alarms and Events 317OPC DA 317Opc Data Access 317OPC Extended Markup Language 317OPC XML 317Open Plattform Communications 313Open Systems Interconnection 313Operation 64Operational Qualification 553

    Operator 424OPP 371optionaler Dienst 407–, Download Services 407–, Information Report 407–, Physical Read 407–, Physical Write 407–, Read 407–, Write 407optionaler Header 393 f.options 390Optionsfeld 392optisch dichter 327optisch dünner 327optische Faser 327optisches Messverfahren 124ORB 304Original 202Orthogonal Frequency Division

    Multiple Access 342Orthogonal Frequency Division

    Multiplexing 342orthogonaler Code 343orthogonales Mehrträgerverfahren 342Ortskurve 171, 175OSI 313OSI-Modell 313, 316–320, 382OSI-Referenzmodell 313 f., 317, 319,

    376, 404OSI-Schicht 369, 379OSI-Sicherungsschicht 359, 378

    PPacket Switching 315Pad 359 f.Pad-Feld 361Paging 270Pairing 372Paketfilter 566paketorientiert 319, 383paketvermittelt 316, 369, 394paketvermitteltes Netz 383Paketvermittlung 315PAN 371PAN-Koordinator 376 ff.Paralleldrahtleitung 322 f.parallele Technik 44Parallelisierung 75Parallelschaltung 167

  • 626 Sachwortverzeichnis

    parameteradaptive Regelung 42parametrisches Modell 208Partition 275payload length 394PC 56PCD 419PC-Interface-System 89PCP 363PD-Regler 178Peer-to-Peer 376 f.Pellistor 139Performance Qualification 553Peripheriebus 86persistentes CSMA 346 f., 350Persönliche Identifikationsnummer

    372Petri-Netz 212, 223 f.Pflichtenheft 544Phase 465Phasengang 171, 175Phasenmodell 32, 542Phasenmodulation, achtwertige 411Phasenrand 183, 188PHY 380Physical Block 408Physical Layer 313Physical Layer PHY 404physikalische Netzwerktopologie 334PID-Regler 179Piezo-Antrieb 149piezoelektrischer Drucksensor 120piezoelektrischer Effekt 105piezoresistiver Effekt 106Piktogramm 434PIN 372 f.Pipe 264Pipeless Plants 40Pipelining 75PI-Regler 178Pixel 428Platz 223Play-Back-Programmierung 515PLCopen 227PLS 43PLT-Stelle 33P-NET 415P-NET-Bus 415POF 328, 404Polling-Betrieb 403

    Polling-Verfahren 80polymeroptische Faser 328, 404Polymorphismus 298Port 355 f., 361, 399, 420Port-Zustand 399Positionsbestimmung 382POSIX-Standard 266potenziometrische Weg/Winkel-

    Messung 122Power-Fail-Interrupt 83p-persistentes CSMA 347PPS 52Prüfbit 402Präambel 359 ff., 411präemptives Multitasking 257, 262,

    283P-Regler 177Presentation Layer 316Primitive 255Priorisierung 311 f., 350, 363, 394,

    400, 417Priorität 353, 389Prioritätslogik 81Priority Code Point 363private IP-Adresse 386privates Netzwerk 391Produktion, Batch- 37–, Chargen- 37–, diskontinuierliche 36–, kontinuierliche 36Produktionsmethode 462Produktionsplanung 508Produktionsplanungs- und Steuerungs-

    system 52Produktionssteuerung 508Produktionstechnik 20PROFIBUS 403 f.PROFIBUS-DP 404, 407 f., 418PROFIBUS-FMS 403, 406, 408, 415PROFIBUS-PA 404, 408PROFIBUS-PA-Profil 408PROFIBUS-Sicherungsschicht 405PROFIBUS-Standard 404PROFIBUS-Varianten 404Profil 370, 375PROFINET 357 f., 405, 417 ff.PROFINET Component Description

    419PROFINET-CBA 418

  • Sachwortverzeichnis 627

    12

    PROFINET-FMS 407PROFINET-IO 418PROFINET-IO-Modell 418PROFINET-IRT 419PROFINET-Kommunikationsprotokoll

    419PROFINET-PA 405PROFINET-Standard 405PROFISafe 408PROFISafe-Profil 408Programm 55, 229, 286–, freilaufend 287–, interruptgesteuert 287–, zyklisch 287Programmablaufplan 212 f.programmierbarer Automatisierungs-

    Controller 161programmierbarer Logikbaustein 93Programmiersprache 284–, objektorientierte 299 f.programmierte E/A 79Programmierung, objektorientierte 296Programmkonstrukt 213Programmorganisationseinheit 286Programmorganisationskonzept 228Programmsystem 254Projekt 539Projektabschluss 549Proportionalregler 177Protokoll 317, 320, 474Protokollierfunktion 42 f.proxy 305Proxy-Server 566Prozedurfunktionsplan 466Prozedursteuerung 457Prozess 20, 244Prozessabschnitt 21Prozessaktivierungstabelle 247Prozessanalysentechnik 540Prozessbeschreibung, formalisierte

    466Prozessbus 86Prozessdatenbank 445prozessferne Komponente 47Prozessgröße 58Prozessklasse 262, 267Prozesskommunikation 264Prozesskontrollblock 260Prozesskontrolleinheit 456

    Prozessleitsystem 43, 446, 547–, dezentrales 45Prozessleittechnik 540Prozessmodell 41, 204prozessnahe Komponente 46 f.Prozessperipherie 56Prozessprogrammiersprache 285Prozessrechner 55 ff.Prozessrechner-Peripherie 93Prozessrechner-Schnittstelle 84Prozesssicherungsgröße 568Prozessspezifikation 244Prozesstechnik 20Prozessverwaltung 258, 260Prozessvisualisierung 441– im Internet 447–, Projektierung 442Prozessvisualisierungssystem 446Prüfsumme 315, 359 f., 362, 389, 393,

    408 f.Prüfsummenfeld 362Psychrometer 136PTC-Thermistor 113Puffer 469–, virtueller 469Pufferüberlauf 356Pufferspeicher 356Pufferzeit 542Punkt-zu-Multipunkt-Verbindung 397Punkt-zu-Punkt 398Punkt-zu-Punkt-Kommunikation 395,

    413Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle 87, 399Punkt-zu-Punkt-Steuerung 513Punkt-zu-Punkt-Topologie 334 f., 340Punkt-zu-Punkt-Verbindung