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Theorie
Erfassung der Messwerte
Bei den zu betrachtenden Kernschießanlagen ist ein Intervall unter 100ms ausreichend; jedoch sollte je nach Möglichkeit ein Interval von 20ms angestrebt werden.
Übertragung der Messwerte
Für dieses Projekt ist neben diesen Standardkomponenten auch ein Computer (Box-PC) hinzuzufügen, welcher die Aufgabe der Verarbeitung der aufgenommenen Messwerte übernimmt. Die SPS ist daher so zu konfigurieren, dass sie zusätzlich zu ihrer Haupaufgabe, die Anlage zu steuern, auch die Daten von den neu hinzugefügten Sensoren an den PC weiterreicht. Hierzu können zwei Methoden verwendet werden: Zum Einen kann der Box-PC die von der SPS gesammelten Messwerte periodisch abfragen und zum Anderen kann die SPS die Daten selbstständig zum PC übermitteln. In beiden Fällen muss jedoch ein Protokoll verwendet werden, welches von beiden Seiten verwendet werden kann. Es ist beispielsweise nicht möglich ProfiNet Pakete über eine Ethernetverbindung mit einem generischen Linuxkernel zu empfangen, weil dieser nicht in der Lage ist das Echtzeitkriterium des ProfiNet-Standards zu erfüllen. []
Datenverarbeitung
Die Verarbeitung soll auf einer PC-Platform stattfinden, so dass sie flexibel eingesetzt werden kann. Sie kann dadurch vor Ort, zum Beispiel auf einem industriellen Box-PC, oder auch über eine Netzwerkverbindung aus einem entfernten Ort durchgeführt werden. Aus sicherheitstechnischen Gründen darf die verwendete Platform nur über die erhobenen Messwerte verfügen und nicht in den ProzesDatenbildsablauf der Anlage eingreifen.
In diesem Schritt werden zuerst die Verbrauchswerte wie Ströme und Spannungen mit dem Status der Anlagensteuerung kombiniert, so dass pro Prozessschritt ein wiederholbares Datenbild entsteht. Ein Prozessschritt ist ein zeitlich begrenzter Zustand der Anlage, in der eine bestimmte Gruppe von Aktoren aktiviert wird. Dies kann beispielsweise das Einfahren des Hubtisches sein. Die elektrischen Verbräuche während dieses Schrittes können so als Funktion der Schrittnummer und Zeit nach Beginn des Vorgangs dargestellt werden. Das Datenbild besteht dann im einfachsten Fall aus Versorgungsleistungen und Strömen der 24V-Kanäle.
Nun werden die Differenzen des Datenbildes zwischen dem Ausgangszustand und der Aktivierung eines Prozessschrittes berechnet. Dadurch können die Verbräuche der jeweiligen Prozessschritte von den Standbyströmen der inaktiven Komponenten der Anlage isoliert werden. Der Ausgangszustand sollte zeitlich nah am Messvorgang gesetzt sind, damit äußere Einflüsse wie Versorgungsspannung und Umgebungstemperatur einen geringeren Effekt auf die berechneten Differenzen haben.
Anschließend werden je nach erwartetem zeitlichen Verlaufs des Datenbilds einige Aggregationen wie Durchschnitt, Maximum oder Varianz einzelner Kanäle erhoben, um schließlich einfache Kennzahlen für diesen Schritt zu erhalten. Damit können nun Aussagen wie beispielsweise Das für den Hubtisch zuständige Ventil hat beim zweitausendsten Aktivieren einen Strom von 1,3A verbraucht getroffen werden.
Datenspeicherung
Visualisierung
Je nach Bedarf kann die Visualisierung vor Ort am HMI der Anlagen erfolgen oder auch beispielsweise über einen Browser auf einem entfernten PC. Hier besteht kein großer Entwicklungsbedarf und es kann deswegen auch auf fertige universelle Visualisierungsoberflächen zurückgegriffen werden.