Automation und Prozessrechentechnik

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1 Automation und Prozessrechentechnik Sommersemester 2011 Beispiel für die Berücksichtigung von Anlagenfehlern in einer Steuerung 1 Aufgabe Steuerung Anforderungen an die Steuerung: Je ein Taster und für den Bediener Zusätzlicher -Kontakt, für das Einschalten von einer Automatik heraus Die Steuerung wird aus einer eigenen Stromquelle (Batterie) versorgt Bei Wiederkehr der Netzspannung nach einem Ausfall soll die Pumpe zeitverzögert gestartet werden, sofern sie vor dem Ausfall lief. Ein Ausfall der Steuerung oder der Batterie darf nicht zum pen der Pumpe führen. Die Laufmeldung für die Pumpe darf aus dem Zustand des Hauptschützes abgeleitet werden. Automation darf/soll die Anlage nicht unsicherer machen! 2

2 Technische Lösung für eine Automatik eigene Batterie als Schließer und für den Bediener ALAR pschütz schütz otorschütz =Blackout= V ausgefallen 3 Petri-Netz Bereit,,soll t>tmax soll doch!, NING.,soll NING Nach Blackout () wird zur Vereinfachung sofort gestartet. ) von unklarer Zustand 4

3 ögliche Fehler Energieteil Fehlverhalten: a) otor startet nicht auf Anforderung b) otor stoppt ohne Befehl otor startet ohne Befehl; Alarm kaum alleine ALAR möglich Abhilfe: Nicht erforderlich. 5 Petri-Netz t Bereit,,soll, NING NING,soll soll doch!. ) von unklarer Zustand 6

4 ögliche Fehler -p 1 ALAR Fehlverhalten: otor stoppt nicht auf Anforderung, mit Fehlermeldung otor startet nicht auf Anforderung, mit Fehlermeldung otor startet nicht auf Anforderung, ohne Fehlermeldung otor stoppt nicht auf Anforderung, ohne Fehlermeldung Abhilfe, Verbesserung: Falls erforderlich: Leitungsbruchüberwachung; 7 Leitungsüberwachung Für Sensoren z. B.: Sensor mit Gehäuse R R 1 R 2 R 1 +R 2 R 1 Leitungsbruch offen sonst. Fehler geschlossen Kurzschluss Erfordert AD-Wandler (ggf. sehr einfacher Typ) und Stromquelle ausreichender Leistung, Kontaktstrom beachten! Für Aktuatoren z. B.: Steuerung Strommessung (Wenn Schalter offen) I Kurzschluss normal Leitungsbruch Erfordert zusätzlichen AD-Wandler (ggf. sehr einfacher Typ). 8

5 ögliche Fehler -p 2 ALAR Fehlverhalten: otor stoppt ohne Aufforderung, mit Fehlermeldung otor startet ohne auf Anforderung, mit Fehlermeldung otor startet ohne Aufforderung, ohne Fehlermeldung otor stoppt ohne auf Anforderung, oder startet nicht; ohne Fehlermeldung Abhilfe, Verbesserung: Nur begrenzt möglich, z. B. / auf Öffnen überwachen, Leitungsüberwachung ögliche Fehler -eldung Fehlverhalten: Scheinbar a) kein en des otors b) pen ohne Befehl c) kein pen des otors d) en ohne Befehl jeweils mit Alarm. Die Steuerung muss ALAR a) pbefehl (?) b) zunächst nichts(!!) c) nichts (stoppen geht nicht) d) pbefehl ausgeben. 10

6 Petri-Netz Fehler in der -eldung erfordern unterschiedliche Reaktionen Bereit, t,soll, NING NING?!,soll soll doch!. Hier könnte ein p-befehl den Prozess gefährden! ) von unklar 11 ögliche Fehler 5 Bei Blackout : Scheinbar stoppen ohne Befehl scheinbar Blackout ALAR 12

7 Petri-Netz Blackout nicht erkannt t Bereit,,soll, NING NING,soll Ein unerkannter Blackout führt als dazu, dass soll doch! eine Störungsmeldung für den otor erzeugt wird ) von und der Wiederanlauf unterbleibt. Der Fehler. zeigt sich erst bei Eintreten des Blackouts, also in einer ohnehin schon kritischen Situation! unklar 13 Petri-Netz Nur scheinbar Blackout t Bereit,?!,soll, NING NING?!,soll Eine fälschliche Anzeige Blackout bei stehendem oder startendem otor führt in der aktuellen Steuerung dazu, dass soll doch! ein en nicht möglich ist oder ) von ein Ausfall der Pumpe nicht erkannt würde (!!) und. ein Wiederanlauf ggf. unterbleibt. Alles ohne Alarm, denn für die Pumpensteuerung unklar ist die Blackout-Erkennung ein normaler Informationseingang. 14

8 Gefährlichkeit gefährlich, wenn die Funktion (nur) in kritischen Situationen des Prozesses gebraucht wird. ==> Inspektionen! kritisch, wenn erst bei Funktionsanforderung erkennbar! Fehlfunktion otor startet oder stoppt nicht otor stoppt ohne Befehl auf Anforderung Blackout nicht erkannt, kein automatischer Wiederanlauf. 15 Fazit Die Reaktion auf fehlerhafte Eingangssignale muss beim Entwurf einer Steuerung unbedingt berücksichtigt werden. Die Bewertung möglicher Fehler ist stark von der Art des gesamten Prozesses abhängig. 16

9 Weitere Planung a) Beschreibung von Automatisierungsaufgaben - logische Grundschaltungen - logische Abläufe, Bedienabläufe - Datenflussdiagramme Weiteres: 12.07: Sprechstunde im Hörsaal b) Prozessrechner - ikroprozessor - Programmierung, - esswertein- und ausgabe, - Steuerung und Regelung mit Prozessrechner - Datenübertragung - Bussysteme c) Automatisierungssysteme - odellierung des Verhaltens technischer Anlagen, Simulation - Tests und Fehler ittwoch h Audimax II 60 in. Klausur (Unterlagen, Bücher usw. erlaubt.) Anmeldung: Während der Klausur 17