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E-Book

Prozess-Steuerungen

Projektierung und Inbetriebnahme mit dem Softwaretool SPaS

AutorAndreas Pretschner, Jochen Alder
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl288 Seiten
ISBN9783540710844
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis46,99 EUR

Innovativ: Die Autoren stellen hier die neue, wegweisende Projektierungsmethode zur Software-Projektierung für automatische Prozess-Steuerungen (SpaS - gemäß IEC 61131-3) vor. Sie integriert SPS-Programmierer in die Projektgestaltung und die Funktionalität ihrer Bausteine: Prozesszerlegung, Teilprozessbeschreibung und das Prozessablaufnetz als Schnittstelle. Ein solider Leitfaden zu den neuen Denkmodellen und die Referenz für den Umgang mit SPaS.

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Leseprobe
4 Praxis der Systemgestaltung durch Prozess-Zerlegung und Funktionsblock-Darstellung (S. 78-79)

Dieses Kapitel beinhaltet mit dem Begri. Prozess-Zerlegung eine notwendige Anfangstätigkeit der Steuerungs-Projektierung, auch Projektierung des Steuerungssystems genannt, und zugleich mit dem Begri. Funktionsblock- Darstellung eine abschließende Dokumentationsform. Dazwischen sind Projektierungsarbeiten eingeschlossen, die sich durch Detaillierungs- und Vervollständigungs- Tätigkeit beschreiben lassen. Schon in den vorangegangenen Kapiteln fand auf verschiedene Weise die Prozess-Zerlegung statt, um ein Software-Projekt zu gestalten. Es werden die Ziele und die Arbeitsschritte nochmals vorgestellt und als Grundgerüst öfter auch im Rahmen der Beispiele zitiert. Unmittelbar mit der Prozess-Zerlegung ist auf natürliche Weise die Gestaltung der Prozess-Ablaufpläne verbunden, weil für jeden Teilprozess das „Innenleben", bekannt sein muss. Insbesondere ist die Einbeziehung der Teilprozess-Koppelung bedeutsam, da hiervon die Gesamtfunktion des Automatisierungssystems abhängt. Zur Gestaltung der PRAP selbst wird hier nichts mehr erläutert, da im Kapitel 3 dieses Thema allein Inhalt ist. Bereits dort .nden etliche wichtige Bemerkungen zur Koppelung ihren Niederschlag. Folgende Beispiele werden behandelt:

1. Es soll noch einmal die Abbildung 2.4, Seite 9 betrachtet werden und wie sie entstand. Zwei Wege wurden beschritten, der erste mit Hilfe des Prozess-Ablauf-Netzes (PAN ) als Modell des zu steuernden Prozesses. Der zweite Weg, die Zerlegung ohne PAN, war mehr ein Hinweis und damit nicht wirklich vollzogen worden. Das Ergebnis der Projektierungsarbeit ist in Abbildung 2.15 dokumentiert. Der erste Abschnitt dieses Kapitels soll zeigen, wie der angedeutete Weg umgesetzt werden kann.

2. Im Kapitel 3 über die praktischen Fragen zur Gestaltung des PRAP ist in der Abbildung 3.9 ein Torsteuerungs-Prozess dargestellt. Er ist in seiner kompakten Form schon mit „gut übersichtlich", zu beurteilen. Es kann aber in der Praxis auch geschehen, dass sehr große PRAP entstehen, die man lieber in kleinere zerlegen sollte, damit die einzelnen Etappen besser zu übersehen sind. Am kleinen Beispiel der Torsteuerung soll gezeigt werden, wie durch Zerlegung ein Teilprozess „Handsteuerung", ein Teilprozess „Automatiksteuerung" und ein Teilprozess „Torantrieb", entstehen.

3. Vielleicht kennen Sie das Aufzugsmodell der Firma Siemens, das es mit drei und mit vier Etagen gibt. An diesem Beispiel soll gezeigt werden, wie durch zielgerichtetes Zerlegen der technologischen Einrichtung in steuerungstechnische Teilprozesse das Gestalten des Automatisierungsprojektes ermöglicht wird.

4.1 Grundlagen der praktischen Prozesszerlegung

Wie schon am Beispiel Speicherkessel im Kapitel 2 behandelt, gibt es einige Faustregeln, die für das praktische Herangehen an das Problem der Prozess- Zerlegung hilfreich sind. Das Nachdenken über eine sinnvolle Lösung ist durch nichts zu ersetzen, handelt es sich doch immer um eine kreative Tätigkeit, die nur durch wenige Plausibilitätsregeln unterstützt werden kann. Es gibt natürlich durch das Benutzen des Prozess-Ablauf-Netzes (PAN1) eine deutliche Hilfe. Aber die Zerlegung ohne PAN kann nach einiger Übung ebenso e.ektiv sein. Ziele der Prozess-Zerlegung sind,

1. einen Überblick über das gesamte Steuerungsproblem, den Systementwurf, zu erhalten.

2. Steuerungs- und Regelungsaufgaben getrennt als Teilprozesse (TP) analysieren zu können, ohne dabei die gegenseitigen steuerungstechnischen Beziehungen (TP-Koppelungen) außer Acht zu lassen. Zu jedem TP gibt es Variablen, wobei zu jeder einzelnen Variablen der Bezug zum technologischen Schema (Fließbild, Anlagen- oder Maschinenschema) durch EMSR-Stellen nach DIN 19227 zu dokumentieren ist.

3. die Teilprozesse (TP), die in einer gemeinsamen Ressource abzuarbeiten sind, entweder in einen eigenen Prozesszerlegungsgraphen (PZG) einzutragen oder in einem einzigen für alle Ressourcen. Im letzteren Fall sind die TP zu kennzeichnen, welcher Ressource sie zugehören.

4. die durch Zerlegung gewonnenen Teilprozesse auch in der Darstellung durch ihre aktuellen Größen (Konstante und Eingangs-/Ausgangsvariable) zu ergänzen sowie den Bezug zum Typen (z.B. Typen-PRAP) herzustellen. Damit ergibt sich die Funktions-Block-Darstellung, kurz FBD.

5. Koppelvariable zu ermitteln, die zum einwandfreien Arbeiten des Steuerungs- Systems erforderlich sind.
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis10
1 Einführende Betrachtungen14
1.1 Historisches zu SPAS18
1.2 Zum Aufbau des Buches20
Teil I Praxisorientierte Anwendung von SPaS23
2 Automatisierungsprojekt und Modellphilosophie – Am Beispiel eines Speicherkessels dargestellt –25
2.1 Prozess-Ablaufnetz (PAN)28
2.2 Prozess-Zerlegung und Prozess-Zerlegungsgraph30
2.3 Vom PZG zur Funktions-Block-Darstellung (FBD)32
2.4 Prozessablaufplan (PRAP)35
2.5 Realisierungsentwurf45
3 Praxis des Prozess-Ablaufplanes57
3.1 Grundstrukturen57
3.2 Erweiterte Strukturen62
3.3 Eingebettete Funktionen76
4 Praxis der Systemgestaltung durch Prozess-Zerlegung und Funktionsblock-Darstellung99
4.1 Grundlagen der praktischen Prozesszerlegung100
4.2 Probleme der Teilprozess-Koppelung103
4.3 Neue Prozesszerlegung am Beispiel Speicherkessel104
4.4 Zerlegung der Torsteuerung105
4.5 Aufzugsteuerung am Beispiel des Modells der Firma Siemens110
4.6 Anhang: Adressentabellen zum Aufzugsmodell143
5 Projektgestaltung in SPaS147
5.1 Einleitende Bemerkungen147
5.2 Projekt-Editor147
5.3 Beispiel Aufzug 1153
5.4 Beispiel Aufzug 2162
5.5 Beispiel Aufzug 3170
5.6 Wiederverwendung von Funktionen und PRAP171
6 Debugging179
6.1 Statische Kontrolle der Steuerungsfunktion179
6.2 Dynamische Kontrolle der Steuerungsfunktion184
7 Variable und ihre Eigenschaften auf der Grundlage der DIN EN 61131-3187
7.1 DATA TYPEs (Datentypen)187
7.2 USAGE189
7.3 ADDRESS190
7.4 INITIAL VALUE191
7.5 POINT OF AUTOMATION191
8 Beispiele „SCHÜTTGUT“ und „CONVEYOR“193
8.1 Beispiel „SCHÜTTGUT“ aus IEC 61131-3193
8.2 Beispiel „CONVEYOR TEST STATION“205
Teil II Theoretische Grundlagen215
9 Theorie des Prozessablaufplanes217
9.1 Vom ungetakteten Automaten zum Prozessablaufplan217
9.2 Automatentheoretische Grundlagen220
9.3 Die graphische Darstellung des Automaten225
9.4 Widerspruchsfreiheit und Vollständigkeit227
9.5 Zustandsreduktion229
9.6 Übergang zum Prozessablaufplan231
9.7 Graphische Darstellung des Prozessablaufplanes235
9.8 Initialsituation und stark zusammenhängender Prozessablaufplan als Graph239
10 Theorie der Prozesszerlegung241
10.1 Theorie des Prozesszerlegungsgraphen241
10.2 Graphische Darstellung243
10.3 Funktionsnachweis eines PZG245
10.4 Überführung des Prozesszerlegungsgraphen in die Funktionsbaustein-Darstellung248
11 Theorie des Prozessablaufnetzes251
11.1 Petrinetz und Prozessablaufnetz251
11.2 Zerlegung des PAN in Zustandsmaschinen260
11.3 Entwicklung der PRAP aus Zustandsmaschinen265
12 Theorie Precompiler271
12.1 Übersetzung eines PRAP271
12.2 PRAP als Automat272
12.3 Eingebettete Funktionen im PRAP284
12.4 Erstellen eines lauffähigen Programmes288
Literaturverzeichnis297

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