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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


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)


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


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,


Funktionsplanung I

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

Regelung Steuerung Verriegelungen Bedienung Leittechnik Funktionsplne Typicals


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


Funktionsplanung I

Verrieglungsmatrix nach [2]


Auf/

Zu-V

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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


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



Funktionsplanung II

Quelle: [1]

Urbas 2010 CAE@PA Folie 13

Funktionsplanung II

Was sind Typicals?

Quelle: [5]


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


Funktionsplanung II

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

Quelle: [5]

Quelle: [4]

ESF

Einzelsteuerfunktion (ESF)

CAE-Werkzeug: PCS 7,



Funktionsplanung III

Quelle: [1]

FBS

Funktionbausteinsprache (FBS)


CFC

Continious Function Chart (CFC)



CFC

Grafischer Editor Bausteine platzieren,

parametrieren und verschalten

Nach technologischen Aspekten strukturierte Plne

Plan in Plan (hierarchische Plne)

Standardisierbar und wiederverwendbar

Quelle: [6]


SFC

Sequential Function Chart (SFC)


SFC

Graphische Projektierung und Inbetriebnahme von Ablaufsteuerungen

Zustands- und ereignisgesteuerte Prozessfhrung (Rezepte)

Steuert mit CFC erstellte Funktionen selektiv

Quelle: [7]


HMI

Alarmfunktionen werden automatisch erzeugt


HMI

Bedienbilder fr Einzelsteuerfunktionen ebenfalls


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).
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