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Dem RTPM (Real-Time Performance Monitoring) wurde in den letzten Jahren in der Automatisierungstechnik immer mehr Beachtung geschenkt. Drei ausgewählte Aspekte des RPTM werden behandelt: Alarmanalyse, Reglerperformance und Stelleinrichtungen. Die Reduktion von Alarmmeldungen mit Hilfe einer Alarmanalyse wird mit Hilfe von Beispielen aus der Industrie veranschaulicht. Ziel einer Analyse ist die Identifikation von (1) falschen Alarmgrenzen, (2) Reglern, bei denen Störungen im Handbetrieb ausgeregelt werden, (3) Reglern, bei denen Betriebspunktänderungen im Handbetrieb ausgeführt werden, (4) Reglern mit Stellgrößen bei 0% oder 100%, (5) falschen Reglerparametern sowie (6) Fehlern in der Messtechnik, Antrieben, Klappen oder Ventilen. Die industrielle Anwendung der Überwachung der Reglerperformance wird anhand des in das Prozessautomatisierungssystem DeltaV von Emerson Process Management integrierten Softwareproduktes DeltaV Inspect erläutert. DeltaV überwacht und bewertet (1) die Bereichsüberschreitungen der Regelgrößen und der Stellsignale, (2) die Betriebsarten (Hand oder Automatik) und (3) die Regelungsgüte. Die Regelungsgüte wird bei einem konstanten Sollwert und stochastischen Störungen aus dem Unterschied zwischen der tatsächlichen und der theoretisch erreichbaren Varianz des Regelfehlers berechnet. Anstelle einer Korrelations- bzw. Regressionsanalyse wird die theoretisch erreichbare minimale Varianz aus der aktuellen Varianz des Regelfehlers und der Varianz der Abweichung der aufeinander folgenden Regelfehlerabtastwerte berechnet.
Automatisierungstechnik
(2006)
Automatisierungstechnik
(2014)
Die Automatisierungstechnik wird aus praktischer Sicht mit vielen Beispielen und zahlreichen Bildern veranschaulicht. Studenten ingenieurwissenschaftlicher Fachrichtungen sowie Ingenieure und Techniker in der Ausbildung und der beruflichen Praxis können sich auf dem Stand der Technik selbständig einarbeiten.
Manufacturers of machinery are increasingly using application programming of safety controls in order to implement safety functions. The EN ISO 13849-1 and EN 62061 standards define requirements concerning the development of software employed for safety functions. The IFA began addressing the subject of safety-related application software many years ago. Between 2011 and 2013, Project FF-FP0319 concerning standardscompliant development and documentation of safetyrelated user software in machine construction was successfully completed at the Bonn-Rhein-Sieg University of Applied Sciences in conjunction with numerous partner bodies from the machine construction sector and with funding from the DGUV. For this purpose, a procedure – the IFA matrix method – was developed, and evaluated and documented with reference to examples from industry, for implementation of the requirements concerning the development of software for machine safety functions. This paper provides insights into both the IFA matrix method and the new IFA report on the subject, and with information on what further tools are planned.
Für die Entwicklung steuerungstechnischer Sicherheitsfunktionen muss ab 2012 die Normen EN ISO 13849-1 oder EN 62061 befolgt werden, die sowohl Anforderungen an die Hardware als auch Anforderungen an die Software beschreibt. Die Anforderungen an die Software spielten bis vor einigen Jahren kaum eine Rolle, da Sicherheitsfunktionen vorzugsweise in Hardware realisiert wurden. Heutzutage ist es jedoch sehr häufig üblich, Sicherheitsfunktionen mit einer dafür geeigneten programmierbaren SPS zu realisieren. Die neuen Normen bzgl. der sicheren Steuerung von Maschinen verlangen neben der Quantifizierung der Hardware-Ausfallraten von Sicherheitsfunktionen noch ein Management der Sicherheitsfunktionen. Dazu gehört auch ein Management der Softwareentwicklung für Sicherheitsfunktionen, um systematische Fehler zu minimieren. Dieses Management der Softwareentwicklung wird im Wesentlichen durch das V-Modell repräsentiert. Für die Maschinebauindustrie darf dieser Managementprozess nicht zu aufwendig sein, ansonsten wird dieser in der Praxis nur schwer angenommen. Eine Möglichkeit der Abarbeitung des V-Modells wird vorgestellt. Wahrscheinlich ist diese aufgezeigte Möglichkeit für die Industrie noch zu aufwendig.
Unternehmen im Maschinenbau realisieren Sicherheitsfunktionen immer mehr durch die Anwendungsprogrammierung von sicherheitsgerichteten Steuerungen. Die aktuellen Normen DIN EN ISO 13849 und DIN EN 62061 definieren erstmals auch Anforderungen an die Softwareentwicklung von Sicherheitsfunktionen. Dadurch sollen gefährliche systematische Fehler in der sicherheitsbezogenen Anwendungssoftware für eine Maschine vermieden werden. Wesentliche Anforderung dieser Normen ist, einen strukturierten Entwicklungsprozess einzuhalten: das V-Modell. Auch die weiteren Anforderungen zu fehlervermeidenden und -beherrschenden Maßnahmen bei der Entwicklung sind in den Normen wie üblich sehr allgemein gehalten. Zudem gibt es bislang wenige publizierte Beispiele und Vorschläge für die Umsetzung dieser Anforderungen. Daher ist die Interpretation der Normen bei der Softwareentwicklung im Maschinenbau oft unklar und bereitet Schwierigkeiten in der Umsetzung. Dies war der Anlass für ein von der DGUV gefördertes und an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführtes Projekt (FF-FP0319, Laufzeit 2011 bis 2013). In dem Projekt wurde gemeinsam mit regionalen Maschinenbauunternehmen eine praktisch anwendbare Entwicklungsmethode – die Matrixmethode des IFA – hergeleitet und in einem Forschungsbericht mit vielen Beispielen dokumentiert. Dieser Forschungsbericht bildet den Kern des vorliegenden IFA Reports. Mit der hier dargestellten Matrixmethode des IFA kann Anwendungssoftware von Sicherheitsfunktionen normgerecht spezifiziert, validiert und dokumentiert werden. Darüber hinaus vermittelt der Report weitere Informationen rund um Anwendungsprogrammierung für sicherheitsbezogene Maschinensteuerungen. Der Aufwand für die Anwendungsprogrammierung ist bei Standardsteuerungen typischerweise höher als für zertifizierte Sicherheitssteuerungen. Daher beziehen sich mehrere Kapitel des Reports auf die Anwendung von Standardsteuerungen. Zur effizienten Anwendung der Matrixmethode entwickelt das IFA ein Softwaretool namens SOFTEMA. Die Beispiele des Reports sind zum Download verfügbar und können mit SOFTEMA betrachtet werden.
DeltaV Neural ist eine Softwareapplikation innerhalb des Prozessautomatisierungssystems DeltaV, die es dem Anwender ermöglicht, auf einfache Art und Weise Softsensoren zu konfigurieren. Softsensoren besitzen die Aufgabe, schwer messbare oder nur in großen Zeitabständen ermittelbare Prozessausgangsgrößen mittels einfacher und schneller messbarer Ersatzmessgrößen zu schätzen bzw. vorherzusagen.