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  • Fakultt ETIT, Institut fr Automatisierungstechnik, Professur fr Prozessleittechnik

    CAE in der Prozessautomatisierung

    Prozessleittechnische Planung II- Funktionsplanung -

    WS 2010/11, 30.11.2010Prof. Dr.-Ing. L. UrbasDipl.-Ing. A. Krause

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 2

    Einleitung

    NA35 [1] - Abwicklung von PLT-Projekten

  • Einfhrung

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 3

  • Funktionsplanung I

    Input: Anlagenkonzept Z. B. Batchanlage der Professur Beschreibung der bentigten Wege, Aktoren und

    Sensoren vorhanden als RI-Fliebild PLT-Funktionen festlegen Erarbeiten aller PLT-relevanter Angaben in den RI-

    Fliebildern Z. B. Auf/Zu-Ventil Abfluss Edukttank B001

    Hinzufgen von Messfunktion/Stellfunktion/Alarm Z. B. Stellfunktion (ffnen) und

    Messfunktion(offen/geschlossen)

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 4

  • Funktionsplanung I

    PLT-Funktionen festlegen Sicherheitsgesprch (Stufe 2) fhren

    Z. B. Verriegelung des Auf/Zu-Ventils am Abfluss bei zu niedrigem Fllstand im Edukttank B001

    Z. B. Verriegelung des Auf/Zu-Ventils am Zufluss bei zu hohem Fllstand im Edukttank B001

    Festlegen und Klassifizieren sicherheitsrelevanter PLT-Stellen Verriegelung Abfluss -> Sicherheitsrelevanz niedrig Verriegelung Zufluss -> Sicherheitsrelevanz hoch

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 5

  • Funktionsplanung I

    PLT-Funktionen festlegen Funktionsplne erstellen

    Z. B. Temperaturregelung

    Erarbeiten der Aufgaben des PLS Z.B. Alarmierung bei zu hoher Temperatur

    Projektspezifische Standards (Typicals) erarbeiten Z.B. Pumpen und Rhrer als MOTOR

    CAE-Werkzeuge zur Untersttzung und Dokumentation der Planung

    Z.B. COMOS,

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 6

  • Funktionsplanung I

    Output: RI-Fliebilder mit PLT-relevanter Vollstndigkeit Endgltiges Lastenheft/Pflichtenheft fr

    Regelung Steuerung Verriegelungen Bedienung Leittechnik Funktionsplne Typicals

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 7

  • Funktionsplanung I

    Regelung und Steuerung Meist SISO, d. h. Sensor PLT-Funktion Aktor Wird von CAE-Werkzeugen untersttzt

    Verriegelungen Meist ein Netzwerk von Bedingungen Bei geschickter Modularisierung bzw.

    hierarchischem Aufbau Beschrnkung auf eine Teilanlage

    Planungsinstrument: Verriegelungsmatrix [2] Wird nicht von CAE-Werkzeugen untersttzt

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 8

  • Funktionsplanung I

    Verrieglungsmatrix nach [2]

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 9

    Auf/

    Zu-V

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    002

    voll

    Fllstand Edukttank B001 niedrig A x xFllstand Reaktor R001 hoch B x xFllstand Reaktor R002 hoch C x xA && B || C D x

  • Funktionsplanung I

    Funktionsplne Der Funktionsplan ist eine PLT-stellenbergreifende

    Beschreibung einer Steuerungsaufgabe mit grafischen Symbolen unabhngig von der Realisierung nach DIN 40719 Teil 6 -> seit 2002 ersetzt durch DIN EN 60848.

    GRAFCET [3] CAE-Werkzeuge

    SFCedit, FluidSIM, WinErs, OFT2

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 10

  • Funktionsplanung I

    Bedienung Prozessbedienbilder als wichtige Schnittstelle

    zwischen Mensch (Bediener/Operator) und verfahrenstechnischem Prozess

    Hohe Qualittsanforderungen Visualisierung hnlich dem RI-Fliebild Ist eine automatisierte Darstellung mglich?

    Leittechnik Alarme Warnung vor kritischen Zustnden

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 11

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 12

    Funktionsplanung II

    Quelle: [1]

  • Urbas 2010 CAE@PA Folie 13

    Funktionsplanung II

    Was sind Typicals?

    Quelle: [5]

  • Urbas 2010 CAE@PA Folie 14

    Funktionsplanung II

    Ziele beim Einsatz von Typicals Wiederverwendung

    Zeitreduktion

    Qualittsverbesserung

    Reduzierung der Variantenvielfalt

    kein Interpretationsspielraum

    (Henry Ford: Any customer can have a car painted any colour that he wants so long as it is black.)

    beschleunigte Genehmigung der Planungsvorgnge und dokumente durch Kunden

    schnellerer Test und Simulation der Planungsergebnisse

    Automatisierung der Automatisierung

  • Urbas 2010 CAE@PA Folie 15

    Funktionsplanung II

    Auf welcher Ebene ordnen sich Typicals in der PLT-Funktionsplanung ein?

    Quelle: [5]

    Quelle: [4]

  • ESF

    Einzelsteuerfunktion (ESF)

    CAE-Werkzeug: PCS 7,

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 16

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 17

    Funktionsplanung III

    Quelle: [1]

  • FBS

    Funktionbausteinsprache (FBS)

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 18

  • CFC

    Continious Function Chart (CFC)

    Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 19

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 20

    CFC

    Grafischer Editor Bausteine platzieren,

    parametrieren und verschalten

    Nach technologischen Aspekten strukturierte Plne

    Plan in Plan (hierarchische Plne)

    Standardisierbar und wiederverwendbar

    Quelle: [6]

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 21

    SFC

    Sequential Function Chart (SFC)

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 22

    SFC

    Graphische Projektierung und Inbetriebnahme von Ablaufsteuerungen

    Zustands- und ereignisgesteuerte Prozessfhrung (Rezepte)

    Steuert mit CFC erstellte Funktionen selektiv

    Quelle: [7]

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 23

    HMI

    Alarmfunktionen werden automatisch erzeugt

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 24

    HMI

    Bedienbilder fr Einzelsteuerfunktionen ebenfalls

  • Urbas/Krause 2010 CAE@PA Folie 25

    HMI

    Offen bzw. in Entwicklung ist die automatische Generierung einer Visualisierung aus bereits vorhandenen Daten z. B. R&I-Fliebild

    ?

  • Urbas/Doherr 2010 CAE@PA Folie 26

    Literatur[1] Namur NA35: Abwicklung von PLT-Projekten (2003).[2] Strohrmann, G.: Anlagensicherung mit Mitteln der MSR-Technik

    (1983).[3] DIN EN 60848: GRAFCET, Spezifikationssprache fr

    Funktionsplne der Ablaufsteuerung (2002).[4] DIN EN 61512-1 - Chargenorientierte Fahrweise Teil 1: Modelle

    und Terminologie (2000).[5] ISA 95.00.03 - Enterprise - Control System Integration Part 3:

    Activity Models of Manufacturing Operations Management (2005).

    [6] Siemens: Prozessleitsystem PCS 7 CFC fr SIMATIC S7 (2009).[7] Siemens: Prozessleitsystem PCS 7 SFC fr SIMATIC S7 (2009).

    CAE in der Prozessautomatisierung Prozessleittechnische Planung II- Funktionsplanung - EinleitungEinfhrungFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IFunktionsplanung IIFunktionsplanung IIFunktionsplanung IIFunktionsplanung IIESFFunktionsplanung IIIFBSCFCCFCSFCSFCHMIHMIHMIFoliennummer 26