Verfügbarkeit: Strukturierte Automatisierungssysteme

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Bibliographische Detailangaben
Titel:	Strukturierte Automatisierungssysteme die richtige Komponentenauswahl für modulare Maschinen und Anlagen
Von:	Professor Dr.-Ing. Thomas Schmertosch
Person:	Schmertosch, Thomas 1952- Verfasser aut
Hauptverfasser:	Schmertosch, Thomas 1952- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Würzburg Vogel Communications Group 2021
Ausgabe:	1. Auflage
Schriftenreihe:	Elektrotechnik Automatisierung
Schlagworte:	Produktionssystem Industrie 4.0 Maschinenbau Modularität Speicherprogrammierte Steuerung Anlagenbau Automatisierungssystem Mensch-Maschine-Schnittstelle Lastenheft Prozesskommunikation Aktoren, Anlagenbau, Anschlusstechnik, Antriebsaufgabe, Antriebskonfiguration, Antriebssysteme, Antriebstechnik Arbeitsmaschinen, AS-Interface, Automatisierung, Automatisierungssystem, Automatisierungstechnik Backplane, BACnet, Bedienelemente, Betriebssicherheit, CAN-Bus, Cloud, Condition Monitoring Controller, CPU, CPU-Betriebssystem, Datenspeicher, Diagnose, Digitale Produktion, Drehstromantriebe Dynamischer RAM, Echtzeitverhalten, Einzeltelegrammverfahren, Elektrischer Aufbau, Elektromagnetische Verträglichkeit Embedded Controlle,r EMV, EnDat, Engineering-Aufwand, Engineering-Prozess, Engineering-Werkzeug, Erdung, Explosionsschutz, Feldbusse, Feldgeräte, Fernwartung, Frequenzumformer, Geber, Geberschnittstellen, Gehäuseausführung, Geräteklasse, Gleichstromantriebe, HART, HMI, I/O-Komponenten, I/O-Module I4.0-Komponente, Induktiver Absolutwertgeber, Industrial Ethernet, Industrie-PC, Interrupt-basierte Systeme, IO-Link, IPC-Betriebssysteme, Jitter, Kommunikationsschnittstellen, Konstruktion Kühlkonzepte, Lastenheft, Leistungsregelung, Leistungsversorgung, Losgröße 1, Mainboard, Maschinenbau, Maschinenkonzepte, Mechanische Laufwerke, Mechanischer Aufbau Motoren, Nicht-Ethernet-basierte Kommunikation, OPC UA, Optischer Absolutwertgeber, Optischer Inkrementalwertgeber, Panel-PC, Performance Level, Pflichtenheft, PLe, Positionsgeber, Produktionssysteme, Profibus Programmspeicher, Prozessautomatisierung, Publish-Subscribe-Modell, Reaktionszeit, Resolve,r Robotik, Robustheit, Safety, SCADA-System, Schaltgeräte, Schirmung, Schleppfehler, Security, Sensoren, Servoverstärker, Sicherheitstechnik, Simulationswerkzeuge, SISTEMA-Bewertungsassistent, Speicherprogrammierbare Steuerungen, SPS, Tastenfeld, Temperaturüberwachung, Terminal, thermischen Verluste, Time Sensitive Networking, Touchsysteme, TSN, VDI/VDE-Richtlinie 3694, Verkabelung, Virtual Motion, Virtuelle Achsen, Virtuelle Sensoren, Wartungsaufwand, Zentraleinheit statischer RAM, Stellgerät, Stellglied, Steuerungsaufgabe, Steuerungstechnik, Stromrichter, Stromversorgung, Summenrahmenverfahren, Systemarchitektu,r Tableau
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Beschreibung:	Literatur- und Quellenverzeichnis Seite 411-417
Beschreibung:	432 Seiten Illustrationen, Diagramme 25 cm
ISBN:	3834334510 9783834334510

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS VORWORT ................................................................................................................................ 5 1 AUTOMATISIERUNG IM MASCHINEN- UND ANLAGENBAU .............................................. 15 1.1 DER AUTOMATISIERTE TECHNOLOGISCHE PROZESS ........................................................... 15 1.2 AKTUELLE HERAUSFORDERUNGEN AN DIE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK ........................... 18 1.2.1 DER GESAMTE LEBENSZYKLUS ...................................................................... 18 1.2.2 ENDPRODUKTE DOMINIEREN ........................................................................ 19 1.2.3 VERAENDERUNGEN IM ENGINEERING-PROZESS ............................................... 20 1.2.4 EFFIZIENZSTEIGERUNG SICHERT WIRTSCHAFTLICHKEIT ....................................... 21 1.2.5 GUTER SERVICE IST UNVERZICHTBAR .............................................................. 25 1.2.6 QUALITAETSANFORDERUNGEN SICHERN ............................................................. 26 1.2.7 WANDELBARKEIT MACHT FIT FUER DIE ZUKUNFT ............................................ 28 1.2.8 SICHERHEIT FUER MENSCH, MASCHINE UND PRODUKT .................................. 28 1.2.9 NEUE TECHNOLOGIEN IN ERFOLGE UMSETZEN ............................................. 33 1.2.10 DIGITALE PRODUKTION .................................................................................. 36 1.3 SCHLUSSFOLGERUNGEN ................................................................................................... 38 2 DER WEG ZUM AUTOMATISIERUNGSSYSTEM ................................................................ 41 2.1 DAS LASTEN HEFT ........................................................................................................... 42 2.2 LASTENHEFT NACH VDI/VDE-RICHTLINIE 3694 ............................................................. 42 2.2.1 PROJEKTEINFUEHRUNG ..................................................................................... 43 2.2.2 BESCHREIBUNG DER AUSGANGSSITUATION (IST-ZUSTAND) ............................. 46 2.2.3 AUFGABENSTELLUNG (SOLL-ZUSTAND) ............................................................ 47 2.2.4 ANFORDERUNGEN AN DIE KOMMUNIKATIONSSCHNITTSTELLEN ........................ 49 2.2.5 ANFORDERUNGEN AN DIE SYSTEMTECHNIK .................................................. 52 2.2.6 ANFORDERUNGEN FUER SYSTEMENTWICKLUNG, -INBETRIEBNAHME, -EINSATZ ... 53 2.2.7 ANFORDERUNGEN FUER DIE QUALITAET ............................................................ 54 2.2.8 ANFORDERUNGEN AN DIE PROJEKTABWICKLUNG ............................................ 54 2.2.9 LASTENHEFT IN DER ZUSAMMENFASSUNG .................................................... 55 2.3 DIE PROJEKTANALYSE .................................................................................................... 56 2.3.1 ANALYTISCHE SICHTEN IM UEBERBLICK .......................................................... 57 2.3.2 PRODUKTSICHT .............................................................................................. 58 2.3.3 INVESTITIONSSICHT ........................................................................................ 62 2.3.4 UMFELDSICHT ............................................................................................... 65 2.3.5 BETREIBERSICHT ............................................................................................ 68 2.3.6 ERGEBNIS DER PROJEKTANALYSE UND FAZIT .................................................. 71 2.4 DAS PFLICHTENHEFT ...................................................................................................... 71 2.5 PFLICHTENHEFT NACH VDIA/DE-RICHTLINIE 3694 ............................................................ 73 2.5.1 SYSTEMTECHNISCHE LOESUNG ....................................................................... 73 2.5.2 SYSTEMTECHNIK .......................................................................................... 74 2.5.3 PFLICHTENHEFT IN DER ZUSAMMENFASSUNG ................................................ 75 2.6 PFLICHTENHEFT STRUKTURIERT ENTWICKELN ...................................................................... 76 2.6.1 TECHNOLOGISCH-KONSTRUKTIVE SICHT ........................................................... 77 2.6.2 WIRTSCHAFTLICHE SICHT ................................................................................ 80 2.6.3 AUTOMATISIERUNGSTECHNISCHE ASPEKTE .................................................... 83 2.6.4 ZUSAETZLICHE ALLGEMEINE ASPEKTE ............................................................. 88 2.7 ANWENDUNGSBEISPIELE AUS DER PRAXIS ..................................................................... 89 2.7.1 BEISPIEL: DETAILANALYSE AN EINEM SAMMELHEFTER ................................... 89 2.7.1.1 ANFORDERUNG: BETRIEBSWEISE 24 H / 7 D ............................. 89 2.7.1.2 ANFORDERUNG: LOSGROESSE 1 ...................................................... 91 2.7.2 BEISPIEL: LASTEN- UND PFLICHTENHEFT FUER EIN FOERDERSYSTEM .................... 92 2.7.3 BEISPIEL: ENTWICKLUNG EINER WERKZEUGMASCHINE ................................... 92 2.8 ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT ................................................................................... 94 3 DAS AUTOMATISIERUNGSSYSTEM ................................................................................... 97 3.1 UEBERSICHT ..................................................................................................................... 98 3.2 AUSWAHL DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK - ALLGEMEIN ...............................................100 3.2.1 KONSTRUKTION .............................................................................................. 100 3.2.1.1 ABMESSUNGEN, ANORDNUNG, MONTAGE, HANDHABUNG ........ 100 3.2.1.2 STOEREMPFINDLICHKEIT, ROBUSTHEIT ............................................ 101 3.2.1.3 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) .......................... 101 3.2.2 TECHNOLOGIE ............................................................................................... 102 3.2.2.1 TECHNOLOGISCHE AUFGABE ....................................................... 102 3.2.2.2 SYSTEMARCHITEKTUR .................................................................... 102 3.2.2.3 DYNAMISCHE ANFORDERUNGEN ................................................. 103 3.2.2.4 SICHERHEITSTECHNISCHE ANFORDERUNGEN .................................. 103 3.2.2.5 BETRIEBSSICHERHEIT .................................................................... 103 3.2.2.6 KOMMUNIKATION ....................................................................... 104 3.2.3 WIRTSCHAFTLICHKEIT ....................................................................................... 104 3.2.3.1 BESCHAFFUNGSPROZESS ............................................................... 105 3.2.3.2 ENGINEERING-AUFWAND ............................................................ 105 3.2.3.3 MONTAGEAUFWAND ................................................................... 105 3.2.3.4 INBETRIEBNAHME-AUFWAND ...................................................... 105 3.2.3.5 WARTUNGSAUFWAND ................................................................... 105 3.2.3.6 DIAGNOSE .................................................................................. 105 3.2.3.7 ZUVERLAESSIGKEIT ......................................................................... 106 3.2.3.8 VERFUEGBARKEIT, AUSTAUSCHBARKEIT .......................................... 106 3.2.3.9 EXPORTBEDINGUNGEN ................................................................. 106 4 SPEICHERPROGRAMMIERBARE STEUERUNGEN (SPS) ......................................................... 109 4.1 UEBERBLICK, GRUNDSAETZLICHER AUFBAU ........................................................................... 109 4.2 ZENTRALEINHEIT (CPU) ....................................................................................................110 4.2.1 KONSTRUKTIVE KRITERIEN ............................................................................... 110 4.2.1.1 PRINZIPIELLER AUFBAU ................................................................. 111 4.2.1.2 MAINBOARD ............................................................................... 112 4.2.1.3 PROGRAMM- UND DATENSPEICHER ............................................. 114 4.2.1.4 DYNAMISCHER UND STATISCHER RAM ....................................... 114 4.2.1.5 STROMVERSORGUNG ..................................................................... 115 4.2.1.6 ANZEIGEN UND BEDIENELEMENTE ........................................... 115 4.2.1.7 MECHANISCHE LAUFWERKE ........................................................ 116 4.2.1.8 ROBUSTHEIT ................................................................................ 116 4.2.1.9 BAUARTEN ................................................................................... 116 4.2.2 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN ........................................................................... 117 4.2.2.1 BASISANFORDERUNGEN ................................................................ 117 4.2.2.2 CPU-BETRIEBSSYSTEM ................................................................ 119 4.2.2.3 ARBEITSWEISE ............................................................................ 120 4.2.3 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN ........................................................................... 125 4.2.3.1 LIEFERANTENBEWERTUNG ............................................................ 125 4.2.3.2 ENGINEERING-AUFWAND ............................................................ 125 4.2.3.3 WARTUNGSAUFWAND .................................................................. 125 4.2.3.4 ZUVERLAESSIGKEIT ......................................................................... 126 4.2.3.5 DIAGNOSE UND FERNWARTUNG .................................................. 126 4.3 I/O-KOMPONENTEN .......................................................................................................126 4.3.1 UEBERBLICK ................................................................................................... 126 4.3.1.1 KLASSIFIKATION ........................................................................... 127 4.3.1.2 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU ........................................................ 128 4.3.2 KONSTRUKTIVE KRITERIEN ............................................................................. 130 4.3.2.1 MECHANISCHER AUFBAU ............................................................ 131 4.3.2.2 ANSCHLUSSTECHNIK .................................................................... 132 4.3.2.3 ELEKTRISCHER AUFBAU ................................................................ 133 4.3.2.4 WEITERE KRITERIEN IM UEBERBLICK ............................................ 136 4.3.3 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN .......................................................................... 138 4.3.3.1 SIGNALFORMEN ........................................................................... 138 4.3.3.2 GENAUIGKEIT ............................................................................. 139 4.3.3.3 FUNKTIONALITAET .......................................................................... 140 4.3.4 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN .......................................................................... 141 4.4 ENGINEERING-WERKZEUG ............................................................................................... 142 4.4.1 KONSTRUKTIVE KRITERIEN ............................................................................. 142 4.4.2 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN ......................................................................... 144 4.4.2.1 GESCHLOSSENES KONZEPT ......................................................... 144 4.4.2.2 OFFENES KONZEPT .................................................................... 145 4.4.2.3 PROJEKTORGANISATION ................................................................. 147 4.4.2.4 PROGRAMMIERUNG .................................................................... 150 4.4.2.5 SIMULATIONSWERKZEUGE ........................................................... 156 4.4.2.6 DIAGNOSEVERFAHREN ................................................................. 159 4.4.3 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN .......................................................................... 164 4.4.3.1 GERAETETECHNIK ......................................................................... 164 4.4.3.2 ENGINEERING-SOFTWARE ............................................................ 165 4.4.3.3 TECHNOLOGIEPAKETE 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ROBUSTHEIT .................................................... 176 5.2.3 MECHANISCHER AUFBAU, MONTAGEBEDINGUNGEN .................................... 177 5.2.4 SCHNITTSTELLEN ZUR SPS .............................................................................. 177 5.2.5 HILFSENERGIE ............................................................................................... 177 5.3 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN ..............................................................................................178 5.3.1 MESS- UND STELLGROESSE ................................................................................ 179 5.3.2 MESSVERFAHREN DER SENSORIK .................................................................... 179 5.3.3 STELLGLIEDER DER AKTORIK ............................................................................ 179 5.3.4 TECHNOLOGISCHE FUNKTIONEN ..................................................................... 180 5.3.5 KONFIGURATION UND DIAGNOSE .................................................................. 180 5.4 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN .............................................................................................. 181 6 ANTRIEBSSYSTEME ............................................................................................................ 183 6.1 UEBERBLICK ....................................................................................................................... 183 6.1.1 KLASSIFIKATION ............................................................................................. 184 6.1.2 GRUNDSAETZLICHER AUFBAU .......................................................................... 186 6.1.3 ANTRIEBSTECHNIK - HERAUSFORDERUNGEN .................................................. 189 6.2 KONSTRUKTIVE KRITERIEN ................................................................................................. 192 6.2.1 DER AUSLEGUNGSPROZESS ............................................................................ 192 6.2.2 MOTOREN ..................................................................................................... 193 6.2.3 POSITIONSGEBER ........................................................................................... 194 6.2.3.1 UEBERBLICK .................................................................................. 194 6.2.3.2 OPTISCHER INKREMENTALWERTGEBER ......................................... 195 6.2.3.3 INDUKTIVER ABSOLUTWERTGEBER (RESOLVER) ............................... 196 6.2.3.4 OPTISCHER ABSOLUTWERTGEBER ................................................. 196 6.2.3.5 ABSOLUTWERTGEBER - ENDAT .................................................. 197 6.2.3.6 ABSOLUTWERTGEBER FUER FUNKTIONALE SICHERHEIT ....................... 197 6.2.3.7 SERIELLE GEBERSCHNITTSTELLEN .................................................. 198 6.2.4 STROMRICHTER FUER DREHSTROMANTRIEBE ....................................................... 199 6.2.4.1 PRINZIP DER LEISTUNGSREGELUNG ............................................... 199 6.2.4.2 VERMEIDUNG DER ENTSTEHUNG VON THERMISCHEN VERLUSTEN 202 6.2.4.3 KUEHLKONZEPTE ........................................................................... 203 6.2.4.4 FREQUENZUMFORMER .................................................................. 204 6.2.4.5 SERVOVERSTAERKER ........................................................................ 205 6.2.4.6 MOTORINTEGRIERTE STROMRICHTER ............................................... 206 6.2.5 GLEICHSTROMANTRIEBE ................................................................................... 208 6.2.5.1 MOTOREN ................................................................................... 209 6.2.5.2 STELLGLIEDER ................................................................................ 210 6.2.6 VERKABELUNG ................................................................................................ 212 6.2.7 EMV-GERECHTE INSTALLATION (NORMEN UND VORSCHRIFTEN) ......................... 213 6.2.8 ERDUNG UND SCHIRMUNG ............................................................................. 214 6.2.9 LEISTUNGSVERSORGUNG ................................................................................... 215 6.3 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN ............................................................................................ 217 6.3.1 FUNKTIONEN DER STELLGERAETE ....................................................................... 217 6.3.1.1 TEMPERATURUEBERWACHUNG ...................................................... 217 6.3.1.2 VIRTUELLE ACHSEN ...................................................................... 218 6.3.1.3 REGELN OHNE GEBER ............................................................... 218 6.3.1.4 VIRTUELLE SENSOREN .................................................................. 218 6.3.1.5 LOSE KOMPENSIEREN ................................................................. 218 6.3.1.6 KOMPENSATION MOTORSPEZIFISCHER STOERUNGEN ..................... 219 6.3.1.7 SCHLEPPFEHLER AUTOMATISCH KOMPENSIEREN .......................... 219 6.3.1.8 AUTOMATISCHE OPTIMIERUNG ................................................... 219 6.3.1.9 SIMULATION MIT VIRTUAL MOTION ............................................. 220 6.3.2 FUNKTIONEN IM ENGINEERING-WERKZEUG .................................................... 220 6.3.2.1 PROJEKTIERUNG EINER ANTRIEBSKONFIGURATION ......................... 220 6.3.2.2 PROGRAMMIERUNG VON ANTRIEBSAUFGABEN ............................ 221 6.3.2.3 ALLE STEUERUNGSAUFGABEN VEREINEN ..................................... 221 6.4 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN .............................................................................................. 222 7 BEDIENEN UND BEOBACHTEN (HMI) ............................................................................. 225 7.1 BEDEUTUNG UND GRUNDSAETZLICHE AUFGABEN ............................................................. 226 7.2 STRUKTURELLE UEBERSICHT ................................................................................................ 228 7.3 KONSTRUKTIVE KRITERIEN ................................................................................................ 232 7.3.1 TABLEAUS UND TERMINALS ............................................................................ 232 7.3.1.1 GERAETEKLASSE ............................................................................ 233 7.3.1.2 GEHAEUSEAUSFUEHRUNG UND MONTAGE ....................................... 233 7.3.1.3 TOUCHSYSTEME .......................................................................... 236 7.3.1.4 TASTENFELDER ............................................................................ 237 7.3.1.5 KOPPLUNG MIT CONTROLLER ........................................................ 239 7.3.2 EMBEDDED CONTROLLER ................................................................................ 240 7.3.3 INDUSTRIE- UND PANEL-PC ............................................................................ 241 7.3.3.1 ANFORDERUNGEN AN EINEN INDUSTRIE-PC .............................. 242 7.3.3.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU ............................................................ 242 7.4 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN ............................................................................................ 247 7.4.1 SCADA-SYSTEM ........................................................................................... 247 7.4.1.1 SYSTEMEINORDNUNG ................................................................. 247 7.4.1.2 ENGINEERING VON SCADA-APPLIKATIONEN ............................ 248 7.4.1.3 SCADA-FUNKTIONSUMFANG UND SPEZIFIKATION ..................... 251 7.4.2 IPC-BETRIEBSSYSTEME .................................................................................... 252 7.4.2.1 ANFORDERUNGEN AN DIE INSTALLATION ..................................... 252 7.4.2.2 ANFORDERUNGEN AN DAS LAUFZEITVERHALTEN .......................... 253 7.4.2.3 IPC-BETRIEBSSYSTEME ............................................................... 254 7.5 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN ............................................................................................. 255 8 SICHERHEITSTECHNIK (SAFETY) ........................................................................................ 257 8.1 ALLGEMEINE GESTALTUNGSLEITSAETZE ............................................................................... 257 8.1.1 NORMEN UND RICHTLINIEN ............................................................................ 257 8.1.2 RISIKOANALYSE VON MASCHINEN UND ANLAGEN .......................................... 258 8.1.3 BEWERTUNG DES PERFORMANCE LEVEL PL E ................................................... 262 8.1.4 SICHERE AUTOMATISIERUNGSTECHNIK ............................................................. 264 8.1.4.1 SCHNELLE UND LEISTUNGSFAEHIGE PRODUKTIONSSYSTEME ........... 264 8.1.4.2 NEUE MASCHINENKONZEPTE .................................................... 266 8.1.4.3 MODULARE PRODUKTIONSSYSTEME ............................................. 266 8.1.4.4 SICHERHEITSTECHNIK INTEGRIEREN .............................................. 268 8.2 KONSTRUKTIVE KRITERIEN ................................................................................................ 268 8.2.1 SICHERHEITSTECHNIK IM UEBERBLICK ............................................................... 269 8.2.2 SICHERE STEUERUNGSTECHNIK ....................................................................... 274 8.2.3 SICHERHEITSTECHNIK ERGAENZEN ODER INTEGRIEREN? ...................................... 276 8.2.4 SICHERE ANTRIEBSTECHNIK ............................................................................. 278 8.2.5 SISTEMA-BEWERTUNGSASSISTENT ................................................................... 279 8.3 TECHNOLOGISCHE KRITERIEN ........................................................................................... 280 8.3.1 FUNKTIONSPRINZIP SICHERER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK .............................. 280 8.3.2 PROGRAMMIERUNG VON SAFETY-APPLIKATIONEN ........................................... 282 8.3.3 SICHERHEITSTECHNIK IN MODULAREN SYSTEMEN ........................................... 284 8.3.4 SICHERE ANTRIEBSTECHNIK UND ROBOTIK ..................................................... 284 8.4 WIRTSCHAFTLICHE KRITERIEN ............................................................................................. 289 9 SERIELLE KOMMUNIKATION ............................................................................................. 291 9.1 INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION IM UEBERBLICK ............................................................... 291 9.2 SERIELLE KOMMUNIKATION MIT FELDGERAETEN ................................................................ 292 9.2.1 LO-LINK .......................................................................................................... 292 9.2.1.1 KONSTRUKTIVER AUFBAU .............................................................. 294 9.2.1.2 IO-LINK-TECHNOLOGIE ................................................................ 295 9.2.2 AS-INTERFACE ................................................................................................. 297 9.2.2.1 KONSTRUKTIVER AUFBAU .............................................................. 298 9.2.2.2 AS-INTERFACE-TECHNOLOGIE ....................................................... 300 9.2.3 BRANCHENSPEZIFISCHE VARIANTEN ................................................................. 301 9.2.3.1 BACNET FUER DIE GEBAEUDEAUTOMATISIERUNG ................................ 301 9.2.3.2 HART FUER DIE PROZESSAUTOMATISIERUNG .................................. 302 9.3 NICHT-ETHERNET-BASIERTE KOMMUNIKATION .................................................................. 304 9.3.1 PROFIBUS ........................................................................................................ 304 9.3.2 CAN-BUS ....................................................................................................... 307 9.3.3 WEITERE FELDBUSSE IN DER UEBERSICHT ........................................................ 310 9.4 ETHERNET-BASIERTE KOMMUNIKATION .................................................................. 312 9.4.1 ETHERNET-BASIERTE FELDBUSSE - EIGENSCHAFTEN UND ARBEITSWEISE .......... 314 9.4.1.1 SUMMENRAHMENVERFAHREN ..................................................... 315 9.4.1.2 EINZELTELEGRAMMVERFAHREN ...................................................... 316 9.4.1.3 WELCHES VERFAHREN IST GEEIGNET? ........................................ 317 9.4.2 OPC UA IM INDUSTRIAL ETHERNET ............................................................... 319 9.4.2.1 OPC UA IN DER UEBERSICHT ..................................................... 319 9.4.2.2 PUBLISH-SUBSCRIBE-MODELL ....................................................... 321 9.4.2.3 TIME SENSITIVE NETWORKING .................................................. 322 9.4.3 SICHERE KOMMUNIKATION - SAFETY ............................................................ 324 9.4.4 SICHERE KOMMUNIKATION BIS IN DIE CLOUD (SECURITY) .............................. 326 9.4.5 BETRIEBSSICHERHEIT - REDUNDANZ ............................................................... 329 9.4.6 ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT ................................................................... 331 10 TYPISCHE KONFIGURATIONEN .......................................................................................... 333 10.1 ZENTRALE STEUERUNG ...................................................................................................... 333 10.2 ZENTRALE STEUERUNG MIT VERLAENGERTER BACKPLANE ...................................................... 334 10.3 DEZENTRALE STEUERUNG MIT SPS UND FELDBUS ........................................................... 336 10.4 DEZENTRALE STEUERUNG MIT IPC UND SOFT-SPS .......................................................... 337 10.5 DEZENTRALE STEUERUNG MIT EMBEDDED CONTROLLER ................................................... 338 10.6 SAFETY-INTEGRIERTE STEUERUNG ..................................................................................... 339 10.7 MODULARE SYSTEME ...................................................................................................... 340 10.7.1 INTEGRIERBARES MODULKONZEPT ................................................................... 342 10.7.2 AUTONOMES MODULKONZEPT ....................................................................... 343 10.7.3 DIE I4.0-KOMPONENTE ................................................................................ 345 11 BESONDERE ANFORDERUNGEN UND AUFGABEN ............................................................. 349 11.1 ECHTZEITVERHALTEN DEZENTRALER AUTOMATISIERUNGSSYSTEME ...................................... 349 11.1.1 REAKTIONSZEIT - DEFINITION UND ANFORDERUNGEN .................................... 350 11.1.2 JITTER - DIE GROSSE UNBEKANNTE ............................................................... 356 11.1.3 STABILE REAKTIONSZEITEN IN DEZENTRALEN STRUKTUREN ............................... 361 11.1.3.1 ERHOEHUNG DER SYSTEMLEISTUNG .............................................. 362 11.1.3.2 INTERRUPT-BASIERTE SYSTEME ................................................... 364 11.1.3.3 INTELLIGENTE FELDGERAETE .......................................................... 366 11.1.3.4 SPEZIALENTWICKLUNGEN ............................................................ 368 11.1.3.5 INTELLIGENTE I/O-MODULE ......................................................... 369 11.2 BESONDERE ANFORDERUNGEN AUS DEM VERWENDUNGSUMFELD .................................. 372 11.2.1 MOBILE ARBEITSMASCHINEN .......................................................................... 372 11.2.2 EXPLOSIONSSCHUTZ UND EIGENSICHERHEIT ..................................................... 374 11.2.2.1 EXPLOSIONSSCHUTZALLGEMEIN .................................................. 375 11.2.2.2 NORMEN UND ZULASSUNGEN ................................................... 376 11.2.2.3 ZUENDSCHUTZARTEN ELEKTRISCHER GERAETE .................................. 376 11.2.2.4 KENNZEICHNUNG ELEKTRISCHER GERAETE .................................... 377 11.2.2.5 DIE ZUENDSCHUTZART EIGENSICHERHEIT ...................................... 378 11.3 VORBEUGENDE WARTUNG UND INSTANDHALTUNG .......................................................... 382 11.3.1 ANFORDERUNGEN UND LOESUNGSANSAETZE ...................................................... 383 11.3.2 CONDITION MONITORING ............................................................................... 384 11.3.2.1 CONDITION MONITORING MIT KUENSTLICHER INTELLIGENZ .............. 384 11.3.2.2 FELDGERAETE UND I/O-MODULE FUER CONDITION MONITORING .... 386 SCHLUSSWORT ........................................................................................................................... 389 ANHANG .................................................................................................................................. 391 A1 LASTEN- UND PFLICHTENHEFT FUER EIN FOERDERSYSTEM ..................................................... 391 A2 ENTWICKLUNG EINER VERZAHNUNGSWALZMASCHINE ....................................................... 403 ABKUERZUNGEN 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