Andreas Wannagat

Development of PLC-Based Software for Increasing the Dependability of Production Automation Systems

This paper presents the elaboration of a concept to develop and implement real-time capable industrial automation software that increases the dependability of production automation systems by means of soft sensors. An application example with continuous behavior as it is a typical character treat of process automation is used to illustrate the initial requirements. Accordingly, the modeling concept is presented which supports application development and which is supplemented by an implementation approach for standard automation devices, e.g., programmable logic controllers. The paper further comprises an evaluation which adapts the concept for two use cases with discrete behavior (typical character treat of manufacturing automation) and validates the initially imposed requirements.

Agent oriented software-development for networked embedded systems with real time and dependability requirements in the domain of automation

Abstract A method for integrated development of multi agent PLC based control systems using IEC 61131-3 will be introduced. Dependability of technical plants will increase if control behaviour can be adapted during runtime. This is achieved by dynamic reconfiguration of faulty devices, e.g. sensors, at run-time. The replacement is based on analytical redundancy that is represented by a network of sensors and their interdependencies. This method supports the developer to sketch a suitable modular software-architecture in regards to the hardware-architecture and the specific requirements of real-time and dependability. The integration of classical methods like fault-tree-analysis and graph-theory enables the developer to build a knowledge-based system so that the agents would have the ability to recognize faults, seize the needed actions within their scope and fulfil their goal. Recent investigations using a model-plant showed the feasibilities of this approach.

Increasing Flexibility and Availability of Manufacturing Systems - Dynamic Reconfiguration of Automation Software at Runtime on Sensor Faults

This proposal introduces a conceptual design of self adapting system software to manage sensor failures in factory automation. The approach reconfigures the arrangement of software modules in real time to preserve the required stability of production processes without interrupts. Reconfiguration will be decided by rules from a knowledge base system. This paper discusses conventional, object oriented and agent based concepts, and focuses on modeling of these concepts. For discussion purposes, a real industrial application - a continuous thermo-hydraulic press will be presented as application example.

Echtzeit- und Regelungstechnische Aspekte bei der automatischen Transformation von Matlab/Simulink in SPS-basierten Steuerungscode

Die manuelle ubertragung von Modellen aus Werkzeugen der Reglungstechnik und in Werkzeuge der Automatisierungstechnik ist fehleranfallig und zeitraubend. In diesem Beitrag wird ein Codegenerator vorgestellt, welcher automatisch nahezu beliebige Modelle aus Matlab/Simulink direkt in ein ablauffahiges Steuerungsprogramm nach IEC 61131-3 transformiert. Die ursprungliche graphische modulare Struktur von Simulink bleibt auch in der Zielumgebung durch die Verwendung des Continuous Function Chart (CFC), welcher von nahezu allen namhaften Herstellern unterstutzt wird, erhalten. Die Ahnlichkeit der Abbildung erleichtert es, den generierten Code zu verifizieren und zu warten. Bisher konnte an einigen Beispielapplikationen, unter anderem eine Pitchregelung einer Windkraftanlage, das exakt gleiche zeitliche Verhalten des generierten Codes im Vergleich zum Simulink-Modell nachgewiesen werden.

Kopplung von regelungstechnischer Analyse und Agentensystemen

Der Einsatz von Agenten in der Automatisierungstechnik verspricht eine deutliche Reduktion der Komplexitat beim Entwurf von Steuerungsprogrammen, eine vereinfachte Implementierung und ein hohes Mas an Flexibilitat fur den Betrieb einer Anlage. Aspekte, wie Echtzeit, Vorhersagbarkeit und Sicherheit scheinen mit dem verhandlungsorientierten und schlecht vorhersagbaren Verhalten von Agenten kaum vereinbar. Der hier beschriebene Ansatz zur Integration quantitativer Methoden in einem Agentensystem verfolgt das Ziel, flexible agentenorientierte Systeme hinsichtlich ihrer systemtheoretischen Eigenschaften bewerten und zur Laufzeit beeinflussen zu konnen. Stabilitat und ein optimaler Betrieb konnen damit garantiert und nachgewiesen werden.

Möglichkeiten der Darstellung von Zustandsautomaten in der IEC 61131-3

Die Modelltransformation objektorientierter Modelle in die Sprachen der IEC 61131-3 wurde prinzipiell gezeigt. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz vor, diese Modelltransformation praziser und umfangreicher durchzufuhren. Auf diese Weise konnen die Vorteile der Objektorientierung, hinsichtlich der Wiederverwendbarkeit und der Reduzierung der Komplexitat, effektiver und in Verbindung mit dem Codegenerator auch komfortabler genutzt werden. Der nun mogliche Erhalt der Klassenstruktur bei der automatischen Ubersetzung, erlaubt zudem eine leichte Orientierung im generierten Code, fordert die Lesbarkeit und ermoglicht daher auch die nachtragliche manuelle Anpassung des Codes ohne UML-Werkzeug. In diesem Zusammenhang erwarten wir eine Steigerung der Akzeptanz, UML-Modelle fur die Programmierung von Steuerungsgeraten einzusetzen.