Prozeßautomatisierung: Aufgabenstellung, Realisierung Und Anwendungsbeispiele

ISBN-13: 9783519124993 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 248 str.

Gunter Bolch; Martina-Maria Seidel; Gunter Bolch

Opis

6 An dieser Stelle sei allen gedankt, die zum Entstehen des Buches beigetragen haben. Unterlagen fur einzelne Kapitel haben uns freundlicherweise folgende Herren uberlassen: Dr. H. Dietsch, Dr. P. Eschenbacher, J. Gewalt, Dr. P. Hollezcek und DipL-Ing. T. Bonkhofer von der Firma Bayer AG Leverkusen. Der Abschnitt "Beispiele fur Echtzeitbetriebssysteme" wurde unter Mitar beit von Herrn DipL-Inf. F. Hauck verfasst. Wir danken auch Herrn DipL-Ing. G. Piesehe und seinen Kollegen von der Firma Siemens, Bereich Automa tisierungstechnik, die uns mit einem Beispiel und Informationen uber das Vorgehen in der Praxis gute Anregungen gaben. Fur die muhsame Arbeit des Korrekturlesens und konstruktive Kritik be danken wir uns bei Herrn Dipl.-Inf. W. Jarschel und Herrn Dipl.-Inf. S. List. Mit zum Gelingen des Buches beigetragen haben auch die hervorragenden Arbeitsmoglichkeiten am Lehrstuhl fur Betriebssysteme von Herrn Prof. Dr. F. Hofmann, wofur wir uns an dieser Stelle besonders bedanken. In bewahr ter Weise bewaltigte Herr H. Heinze die notwendige Layoutarbeit und das Zeichnen der zum Teil sehr umfangreichen Bilder. Er verwendete dafur TEX, U-TEX und METAFONT. Dabei bewies er sehr viel Einfuhlungsvermogen und Geduld. Ihm gilt daher unser besonderer Dank. Ebenso bedanken wir uns bei Herrn Dr. P. Spuhler vom Teubner Verlag und bei den Herausgebern der Reihe "Leitfaden der angewandten Informatik," insbesondere bei Herrn Prof. Dr. 1. Richter fur wertvolle Hinweise und die Aufnahme des Buches in das Verlagsprogramm

Spis treści

1 Einleitung.- 2 Automatisierung technischer Prozesse.- 2.1 Entwicklung der Prozeßautomatisierung.- 2.2 Klassifizierung und Identifikation technischer Prozesse.- 2.2.1 Definitionen.- 2.2.2 Klassifizierung technischer Prozesse.- 2.2.2.1 Einteilung nach dem transportierten/umgeformten Medium.- 2.2.2.2 Einteilung nach Zeit- und/oder Ortsabhängigkeit der Prozeßgrößen.- 2.2.3* Mathematische Modelle (Prozeßmodelle).- 2.2.3.1 Beschreibung kontinuierlicher Prozesse durch Differentialgleichungen.- 2.2.3.2 Beschreibung kontinuierlicher Prozesse durch Zustandsdifferentialgleichungen.- 2.2.3.3 Beschreibung kontinuierlicher Prozesse durch Übertragungsfunktionen.- 2.2.3.4 Beschreibung kontinuierlicher Prozesse mit Testsignalen.- 2.2.4* Prozeßidentifikation.- 2.2.4.1 Theoretische Analyse.- 2.2.4.2 Experimentelle Analyse.- 2.3 Aufgaben der Prozeßautomatisierung.- 2.3.1 Datenerfassung.- 2.3.1.1 Ablaufbeschreibung für die Datenerfassung.- 2.3.1.2 Analogwerterfassung.- 2.3.1.3 Digitalwerterfassung.- 2.3.2 Auswertung („Datenreduktion“).- 2.3.3 Überwachung.- 2.3.3.1 Betriebsprotokolle.- 2.3.3.2 Schematische Prozeßabbildung.- 2.3.3.3 Störungserfassung und -analyse.- 2.3.4 Steuerung.- 2.3.4.1 Anfahrvorgang einer Pumpe.- 2.3.4.2 Positionierung einer Säge.- 2.3.4.3 Steuerung einer Malztransportanlage.- 2.3.4.4 Programmierbare Steuerungen.- 2.3.5 Regelung.- 2.3.5.1 P-Regler, PI-Regler und PID-Regler.- 2.3.5.2 Realisierung eines PID-Reglers auf dem Rechner.- 2.3.5.3 Abtastregelung.- 2.3.5.4 Fuzzy Regelung (Fuzzy Control).- 2.3.5.5 Adaptive Regelung.- 2.3.5.6 Beispiel: Die automatische Regelung in Destillationskolonnen.- 2.3.6 Führung.- 2.3.6.1 Führung nach Festprogramm.- 2.3.6.2 Sollwertführung nach Prozeßgleichungen.- 2.3.6.3 Führung nach Prozeßgleichungen unter zusätzlicher Verwendung mathematischer Prozeßmodelle.- 2.3.7 Optimierung.- 2.3.7.1 Mathematische Formulierung eines Optimierungsproblems.- 2.3.7.2 Lineare Optimierung.- 2.3.7.3 Nichtlineare Optimierung.- 2.3.7.4 Diskrete (ganzzahlige) Optimierung.- 2.3.7.5 Stochastische Suchverfahren.- 2.3.7.6* Dynamische Programmierung.- 3 Rechensysteme in der Prozeßautomatisierung.- 3.1 Verschiedene Prozeßkopplungsarten.- 3.1.1 Kein Prozeßrechnereinsatz.- 3.1.2 Indirekte Prozeßkopplung (off-line-Betrieb).- 3.1.3 Dialogbetrieb (in-line-Betrieb).- 3.1.4 Direkte Prozeßkopplung (on-line-Betrieb).- 3.2 Betriebssicherheit und Zuverlässigkeitsanforderungen.- 3.2.1 Begriff der Verfügbarkeit.- 3.2.2 Verfügbarkeit in zusammengesetzten Systemen.- 3.2.3 Konfigurationen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit.- 3.3 Struktureller Aufbau von Automatisierungssystemen.- 3.3.1 Struktur konventioneller Automatisierungssysteme.- 3.3.2 Zentraler Prozeßrechner.- 3.3.3 Rechnereinsatz mit redundanten Einzelgeräten („Back-up-Geräteh“).- 3.3.4 Doppelrechnersystem.- 3.3.5 Verdopplung der Einzelwerke eines Rechensystems.- 3.3.6 Dreirechnersystem.- 3.3.7 Dezentrale Prozeßrechensysteme.- 3.3.7.1 Bus-Struktur.- 3.3.7.2 Ring-Struktur.- 3.3.7.3 Stern-Struktur.- 3.3.7.4 Netz-Struktur.- 3.3.7.5 Hierarchische Systemstruktur.- 3.4 Prozeßrechner-Aufbau (Hardware und Peripherie).- 3.4.1 Grundaufbau eines Rechners.- 3.4.2 Rechnerkern.- 3.4.3 Hauptspeicher.- 3.4.4 Busse - Verbindungswege im System.- 3.4.4.1 Basisfunktionen eines Bussystems.- 3.4.4.2 Erscheinungsformen von Bussystemen.- 3.4.4.3 FDDI — Das Ethernet der 90er Jahre.- 3.4.5 Peripherie von Prozeßrechnern.- 3.4.5.1 Übertragungsperipherie.- 3.4.5.2 Signalperipherie.- 3.4.5.3 Speicherperipherie.- 3.4.5.4 Benutzerperipherie.- 4 Software in Prozeßautomatisierungssystemen.- 4.1 Echtzeitbetriebssysteme.- 4.1.1 Aufbau eines Betriebssystems.- 4.1.2 Aufgaben eines Betriebssystems.- 4.1.2.1 Taskverwaltung.- 4.1.2.2 Kommunikation und Synchronisation.- 4.1.2.3 Speicherverwaltung.- 4.1.2.4 Zeitverwaltung.- 4.1.2.5 Unterbrechungsbearbeitung.- 4.1.2.6 Fehlerbehandlung.- 4.1.3 Echtzeitbetrieb (Realzeitbetrieb).- 4.1.4 Beispiele für Echtzeitbetriebssysteme.- 4.1.4.1 Das PEARL-Betriebssystem.- 4.1.4.2 Ein Echtzeitbetriebssystem für den Einsatz bei Spektralanalysen.- 4.1.4.3 Weitere Echtzeitbetriebssysteme.- 4.2 Programmiersprachen für Prozeßrechner.- 4.2.1 Anforderungen an Prozeßprogrammiersprachen.- 4.2.2 Arten von Prozeßprogrammiersprachen.- 4.3 Programmierbeispiele.- 4.3.1 Beispiele in PEARL.- 4.3.1.1 Steuerung eines Bohrers.- 4.3.1.2 Steuerung einer Werkzeugmaschine.- 4.3.2 Beispiele in ADA.- 4.3.3 Beispiele in Modula.- 5 Ausblick.- 6 Glossar / Definitionen.- Monographien, Bücher.