TU Braunschweig

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Kiefer, J.:
Methodische Partitionierung und Parametrierung von Feldbussen.
Dissertation, Technische Universität Braunschweig, Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik, VDI Verlag Düsseldorf, 1996.

Abstract:

Die vorliegende Dissertation behandelt den methodischen Entwurf von Feldbussystemen für die Automatisierungstechnik, wobei ein allgemeines Vorgehen hergeleitet wird, welches die Strukturierungsansätze des Systementwurfes mit denen der Kommunikationstechnik verbindet. Nach der Erläuterung der Methoden der Strukturierung von komplexen Systemen und Kommunikationseinrichtungen sowie der Darstellung des technischen Entwicklungsstandes werden die essentiellen Anforderungen der Automatisierungstechnik an die Prozesssteuerung hergeleitet. Hierbei können sowohl allgemeine als auch anlagenspezifische Anforderungen aus den einzelnen Schritten der Systemanalyse und deren formaler Prozessbeschreibung ohne zusätzlichen Aufwand gewonnen werden. Die Randbedingungen für die Kommunikation in Prozess und Steuerung lassen sich extrahieren und strukturiert darstellen.

Die Zuordnung der Funktionen der Prozesssteuerung zu Geräteeinheiten berücksichtigt sowohl die Gesamtübertragungsleistung und die zeitkritischen Übertragungskanäle zwischen den Geräten als auch die implementatorischen Randbedingungen (z. B.: Speichervolumen, Rechenleistung). Die so erhaltene kommunikationsoptimale Gerätestruktur ist unabhängig vom Bussystem und bildet die Grundlage der weiteren Untersuchungen.

Die Auswahl eines Bussystems kann auf der Basis der allgemeinen Prozessanforderungen durchgeführt werden, wobei die freien Parameter in Bezug auf die anlagenspezifischen Anforderungen anzupassen sind. Das formale Prozessmodell und die Beschreibungen der Bussysteme erlauben dabei die Nachbildung des kausalen Zusammenhangs und die Abschätzung des zeitlichen Prozessverhaltens durch eine stochastische und zeitbewertete Simulation. Für den Algorithmus der Parameteroptimierung werden evolutionäre Strategien eingesetzt.

Die gesamte Arbeit basiert auf strukturierten Methoden unter Verwendung von Hierarchischen Farbigen Petrinetzen als Beschreibungsmittel. Die abschließenden Untersuchungen der Kom1l1unikationsbeziehungen in einer Containerverladeeinrichtung und in einem modernen Hochgeschwindigkeitszug erläutern die Konzepte exemplarisch.


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