Realisierung eines optimierten Feldbussystems und Modellierung mit Petrinetzen

Schrom, Harald

Eine unüberschaubare Anzahl von Feldbussystemen wird derzeit in der industriellen Automatisierungstechnik eingesetzt und drängt verstärkt in neue Anwendungsfelder wie Gebäude- und Fahrzeugautomatisierung. Haupthindernis für eine schnelle Verbreitung sind hohe Kosten, die aus der Komplexität und Vielfalt der Systeme entstehen. Die Arbeit stellt methodische Grundlagen der strukturierten Systementwicklung vor und führt in die Nutzung von Petrinetzen als Beschreibungsmittel ein. Neben der Softwaremodellierung wird dabei der Zusammenhang zwischen struktureller- und Verhaltensmodellierung dargestellt. Nach Betrachtung der Übertragungstechniken im Feldbereich werden Zugriffsstrategien mit Petrinetzen modelliert und marktübliche Systeme verglichen. Eine Definition von Zielen und Anforderungen zeigt anschließend den Weg zu einem optimierten Feldbussystem auf. Zu diesem Zweck wird ein System entworfen, welches jedem Interessenten ein einfaches aber effektives und universelles System großer räumlicher Ausdehnung unter Nutzung preiswerter, robuster Bauteile und Übertragungsmedien bereit stellt. Die Softwarestrukturen werden mit Hilfe von Petrinetzen modelliert und insbesondere die Möglichkeiten der Nutzung eines Petrinetztools zur Dokumentation sowie einer zukünftigen direkten Codegenerierung für ressourcenoptimierte Mikrocontrollersysteme aufgezeigt. Abschließend wird eine Validation anhand der Realisierung des optimierten Feldbussystems mit Messungen am realen System durchgeführt.

An immense number of field bus systems is currently used in industrial automation and is expanding more and more into new application fields as facility management and vehicle automation. Main obstacle for a fast spreading are high costs, which result from the complexity and variety of the systems. The thesis describes methodical foundation of the structured system development and introduces to the use of Petrinets as description technique. Apart from the software modelling also the interrelation between structural and behavioural modelling is presented. After a closer examination of the transmission techniques within the field range, medium access strategies are modelled with Petrinets and usual market systems are compared. A definition of goals and requirements shows afterwards the way to an optimised field bus system. For this purpose a system is designed, which makes available a simple however effective and universal system of large spatial expansion to each prospective under use of inexpensive, durable components and transmitting media. The software structures are modelled with Petrinets. In particular the possibilities of the use of a Petrinet tool for the documentation as well as a future direct generation of program code for resource optimised microcontroller systems are presented. Finally the realisation of the optimised field bus system is validated with measurements of the material system.

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Schrom, Harald: Realisierung eines optimierten Feldbussystems und Modellierung mit Petrinetzen. 2003.

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