Fakultt ETIT, Institut fr Automatisierungstechnik, Professur fr Prozessleittechnik
CAE in der Prozessautomatisierung
Prozessleittechnische Planung II- Funktionsplanung -
WS 2010/11, 30.11.2010Prof. Dr.-Ing. L. UrbasDipl.-Ing. A. Krause
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Einleitung
NA35 [1] - Abwicklung von PLT-Projekten
Einfhrung
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Funktionsplanung I
Input: Anlagenkonzept Z. B. Batchanlage der Professur Beschreibung der bentigten Wege, Aktoren und
Sensoren vorhanden als RI-Fliebild PLT-Funktionen festlegen Erarbeiten aller PLT-relevanter Angaben in den RI-
Fliebildern Z. B. Auf/Zu-Ventil Abfluss Edukttank B001
Hinzufgen von Messfunktion/Stellfunktion/Alarm Z. B. Stellfunktion (ffnen) und
Messfunktion(offen/geschlossen)
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Funktionsplanung I
PLT-Funktionen festlegen Sicherheitsgesprch (Stufe 2) fhren
Z. B. Verriegelung des Auf/Zu-Ventils am Abfluss bei zu niedrigem Fllstand im Edukttank B001
Z. B. Verriegelung des Auf/Zu-Ventils am Zufluss bei zu hohem Fllstand im Edukttank B001
Festlegen und Klassifizieren sicherheitsrelevanter PLT-Stellen Verriegelung Abfluss -> Sicherheitsrelevanz niedrig Verriegelung Zufluss -> Sicherheitsrelevanz hoch
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Funktionsplanung I
PLT-Funktionen festlegen Funktionsplne erstellen
Z. B. Temperaturregelung
Erarbeiten der Aufgaben des PLS Z.B. Alarmierung bei zu hoher Temperatur
Projektspezifische Standards (Typicals) erarbeiten Z.B. Pumpen und Rhrer als MOTOR
CAE-Werkzeuge zur Untersttzung und Dokumentation der Planung
Z.B. COMOS,
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Funktionsplanung I
Output: RI-Fliebilder mit PLT-relevanter Vollstndigkeit Endgltiges Lastenheft/Pflichtenheft fr
Regelung Steuerung Verriegelungen Bedienung Leittechnik Funktionsplne Typicals
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Funktionsplanung I
Regelung und Steuerung Meist SISO, d. h. Sensor PLT-Funktion Aktor Wird von CAE-Werkzeugen untersttzt
Verriegelungen Meist ein Netzwerk von Bedingungen Bei geschickter Modularisierung bzw.
hierarchischem Aufbau Beschrnkung auf eine Teilanlage
Planungsinstrument: Verriegelungsmatrix [2] Wird nicht von CAE-Werkzeugen untersttzt
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Funktionsplanung I
Verrieglungsmatrix nach [2]
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Fllstand Edukttank B001 niedrig A x xFllstand Reaktor R001 hoch B x xFllstand Reaktor R002 hoch C x xA && B || C D x
Funktionsplanung I
Funktionsplne Der Funktionsplan ist eine PLT-stellenbergreifende
Beschreibung einer Steuerungsaufgabe mit grafischen Symbolen unabhngig von der Realisierung nach DIN 40719 Teil 6 -> seit 2002 ersetzt durch DIN EN 60848.
GRAFCET [3] CAE-Werkzeuge
SFCedit, FluidSIM, WinErs, OFT2
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Funktionsplanung I
Bedienung Prozessbedienbilder als wichtige Schnittstelle
zwischen Mensch (Bediener/Operator) und verfahrenstechnischem Prozess
Hohe Qualittsanforderungen Visualisierung hnlich dem RI-Fliebild Ist eine automatisierte Darstellung mglich?
Leittechnik Alarme Warnung vor kritischen Zustnden
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Funktionsplanung II
Quelle: [1]
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Funktionsplanung II
Was sind Typicals?
Quelle: [5]
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Funktionsplanung II
Ziele beim Einsatz von Typicals Wiederverwendung
Zeitreduktion
Qualittsverbesserung
Reduzierung der Variantenvielfalt
kein Interpretationsspielraum
(Henry Ford: Any customer can have a car painted any colour that he wants so long as it is black.)
beschleunigte Genehmigung der Planungsvorgnge und dokumente durch Kunden
schnellerer Test und Simulation der Planungsergebnisse
Automatisierung der Automatisierung
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Funktionsplanung II
Auf welcher Ebene ordnen sich Typicals in der PLT-Funktionsplanung ein?
Quelle: [5]
Quelle: [4]
ESF
Einzelsteuerfunktion (ESF)
CAE-Werkzeug: PCS 7,
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Funktionsplanung III
Quelle: [1]
FBS
Funktionbausteinsprache (FBS)
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CFC
Continious Function Chart (CFC)
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CFC
Grafischer Editor Bausteine platzieren,
parametrieren und verschalten
Nach technologischen Aspekten strukturierte Plne
Plan in Plan (hierarchische Plne)
Standardisierbar und wiederverwendbar
Quelle: [6]
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SFC
Sequential Function Chart (SFC)
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SFC
Graphische Projektierung und Inbetriebnahme von Ablaufsteuerungen
Zustands- und ereignisgesteuerte Prozessfhrung (Rezepte)
Steuert mit CFC erstellte Funktionen selektiv
Quelle: [7]
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HMI
Alarmfunktionen werden automatisch erzeugt
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HMI
Bedienbilder fr Einzelsteuerfunktionen ebenfalls
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HMI
Offen bzw. in Entwicklung ist die automatische Generierung einer Visualisierung aus bereits vorhandenen Daten z. B. R&I-Fliebild
?
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Literatur[1] Namur NA35: Abwicklung von PLT-Projekten (2003).[2] Strohrmann, G.: Anlagensicherung mit Mitteln der MSR-Technik
(1983).[3] DIN EN 60848: GRAFCET, Spezifikationssprache fr
Funktionsplne der Ablaufsteuerung (2002).[4] DIN EN 61512-1 - Chargenorientierte Fahrweise Teil 1: Modelle
und Terminologie (2000).[5] ISA 95.00.03 - Enterprise - Control System Integration Part 3:
Activity Models of Manufacturing Operations Management (2005).
[6] Siemens: Prozessleitsystem PCS 7 CFC fr SIMATIC S7 (2009).[7] Siemens: Prozessleitsystem PCS 7 SFC fr SIMATIC S7 (2009).
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