Forschungsgruppe Ereignisdiskrete Systeme  []

Thomas Moor
Xiaoying Bai

Wie programmiert man die SPS so, daß die Fertigungsanlage funktioniert?

Der Laboraufbau rechts stellt ein realistisches Szenario aus dem Bereich der moderenen Fertigunstechnik nach. Die Anlage besteht aus 29 Komponenten (Förderbänder, Schieber, Voratslager etc.), und wird über 25 Aktoren (DC-Motoren) und 57 Sensoren (Endschalter, Näherungssensoren) angesteuert. Zum Betrieb eines solchen Aufbaus zieht man in der Praxis eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) heran, die über ein geeignetes Programm auf Sensorereignisse hin die Motoren wunschgemäß an- oder abschaltet. Dieser traditionelle Ansatz hängt maßgeblich von dem Vorstellungsvermögen des Programmierers ab, der alle denkbaren Situationen vorab in seinem Programm berücksichtigen muß. Mittel des Software Engineering helfen zwar, die Aufgabe zu bewältigen. Das Vorgehen bleibt aber prinzipbedingt fehleranfällig und letztlich unsicher.

Oder: wozu Regelungstheorie Ereignisdiskreter Systeme?

Der Laboraufbau kann formal als sogenanntes ereignisdiskrete dynamische System (DES) modelliert werden. In Abgrenzung zu unmittelbar physikalisch motivierten Modellen mit kontinuierichem Wertebereich und kontinuierlicher Zeit, sind ereignisdiskrete Systeme durch diskrete Übergänge zwischen symbolischen Zuständen charakterisiert. Im Zusammenhang mit unserem Beispiel interessiert hier die regelungstechnische Perspektive: wie läßt sich bei gegebener Dynamik der Anlage (Streckenverhalten) und gegebem Entwurfsziel (formale Spezifikation) die benötigte Dynamik des Reglers (SPS Programm) systematisch ermitteln?

Die Regelungstheorie ereignisdiskreter Systeme nach P.J. Ramadge und W.M. Wonham aus den späten 1980ern befaßt sich mit genau dieser Fragestellung. Die seitdem von verschiedenen Forschungsgruppen einschließlich der unseren eingebrachten Resultate summieren sich zu einer konstruktiven Antwort, mit der Anlagen von der Komplexität unseres Labormodells effizient behandelt werden können. Laufende Arbeiten befassen sich u.a. mit der Integration der Entwurfsalgorithmen in den bei der SPS Programmierung üblichen Workflow.

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