Vorlesung 2

• Fertigung / Produktionsprozess: Level 0 - Prozessebene

• Ein-/Ausgangssignale: Level 1 - Feldebene

• SPS: Level 2 - Steuerungsebene

• SCADA: Level 3 - (Prozess-) Leitebene

• MES: Level 4 - Betriebsleitebene

• ERP: Level 5 - Unternehmensebene

Daten erfassen:

Vom Boden in Richtung Spitze der Automatisierungspyramide

Planen:

Von der Spitze in Richtung des Bodens der Automatisierungspyramide

• Variante a): Konventionelle Systemstruktur

• Variante b): Systemstruktur mit Feldbus und Remote I/O

• Variante c): Systemstruktur mit Feldbus

• Oberhalb des technischen Prozesses folgt zunächst die Sensor- / Aktor-Ebene

• In der Sensor- /Aktor-Ebene werden die Messgrößen aus dem Prozess in elektrische Signale gewandelt und die elektrischen Stellgrößen aus dem Automatisierungssystems in Stelleingriffe (z.B. Öffnen und Schließen von Ventilen) umgesetzt

• Mess- und Stellgrößen werden als analoge Signale über Kabel von den Sensoren zu den Eingangs-Baugruppen des Leitsystems geführt.

• In den Eingangs-Baugruppen werden die elektrischen Signale gefiltert und an den Controller zur Verarbeitung weitergeleitet.

• Die Ausgangssignale werden von den Ausgangs-Baugruppen als analoge Signale zu den Aktoren geführt.

• Die Eingangs- und Ausgangsbaugruppen befinden sich in direkter räumlicher Nähe zum Controller

• Die E/A-Signale vom Controller müssen sternförmig zu den Sensoren/Aktoren geführt werden und das über weite Entfernung (hohe Störanfälligkeit)

• elektrische Störungen

• magnetische Störungen

• Hochfrequenzstörungen

• elektrostatische Störungen

• Störungen durch Erdschleifen

• Als Spannungssignal (Höhe der Spannung entspricht der Größe des Messsignals)

• Als Stromsignal (Höhe des Stroms entspricht Größe des Messsignals)

• Glasfaser (Lichtstärke entspricht Größe des Messsignals)

• Die Eingangs- und Ausgangs-Baugruppen werden im Feld verteilt in den Unterverteiler Schränken installiert

• Die von den Sensoren dort kommenden analogen Signale werden in digitale Signale umgewandelt und über einen Feldbus (z.B. Profibus) an den Controller übertragen

Vorteile:

• kürzere analoge Signalübertragung —> weniger Störanfällig

• Reduktion des Verkabelungsaufwands

  • Senkung der Investitionskosten

  • Senkung der Wartungskosten

  • Senkung der Installationskosten

• keine Übertragung eines analogen Signals, sondern ausgestatte mit einem Feldbus-Interface

  • z.B. Profibus PA

• Rein digitale Signalübertragung -> Fehlerreduktion

• keine Ein- und Ausgangs-Baugruppen mehr vorhanden —> mehr Platz für andere Sachen

• Durchgängige digitale Signalübertragung -> Möglichkeit, neben Mess- und Stellsignale weitere Informationen zu übertragen

• Über die Busleitung erfolgt sowohl die Energieversorgung als auch die Nachrichtenübertragung

• Die Busse arbeiteb typisch mit 32 kBit/s

  
  

Konventionelle Verkabelung:

• Übertragung analoger elektrischer Signale

• jedes Signal wird auf einer physikalischen Leitung übermittelt

• jedes Signal steht dem Automatisierungssystem jederzeit zur Verfügung

Feldbus:

• Übertragung digitaler Signale bitseriell

• eine physikalische Leitung für mehrere verschiedene digitale Signale

• die physikalische Leitung steht mehreren Signalen nicht gleichzeitig zur Verfügung (Master-Slave-Kommunikation)