54.20 Datenverarbeitungsanlagen: Allgemeines
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Im heutigen Umfeld der produzierenden Industrie sind kontinuierliche Effizienzsteigerung, Qualitätsverbesserung und Wettbewerbsfähigkeit zentrale Anliegen. Die Automatisierung von Produktionsprozessen und eine umfassende Datenerfassung gewinnen zunehmend an Bedeutung. Die erfassten Daten dienen als Grundlage für die Steuerung, Analyse und Optimierung der Produktionsprozesse. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Einführung eines automatisierten Datenerfassungssystems über die gesamte Produktionsstätte. Dieses wird benötigt, um Produktionsdaten aufzuzeichnen und Key Performance Indicators (KPIs) automatisiert zu berechnen. Hierfür müssen verschiedene Hersteller von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und andere Systeme wie eine Structured Query Language (SQL)-Datenbank angebunden werden. Nach einem vertieften Verständnis von Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-Systemen und deren Aufbau wird eine Analyse der vorhandenen Hardwarekomponenten und Topologien durchgeführt. Darauf aufbauend werden Implementierungskonzepte erarbeitet, deren Hauptaugenmerk auf einer nahtlosen Integration und Erweiterbarkeit liegt. Diese Konzepte werden für den konkreten Anwendungsfall evaluiert und bewertet. Das Ergebnis dieser Masterarbeit ist die praktische Umsetzung des gewählten Konzepts mit der Implementierung des Datenerfassungssystems an einer Produktionslinie. Die nahtlose Integration des Datenerfassungssystems ermöglicht es, die Effizienz zu steigern, menschliche Fehler zu minimieren und Echtzeitdaten für fundierte Entscheidungen bereitzustellen. Diese Arbeit soll einen Überblick darüber geben, wie ein Datenerfassungssystem in die bestehende Infrastruktur einer Produktionsanlage integriert werden kann.
Bereits Ende der Sechzigerjahre begann die Entwicklung der strukturierten Programmierung, welche sich lange Zeit als Programmierstandard darstellte. Mit Beginn der Windows-Ära etablierte sich Ende der Achtzigerjahre zusätzlich die objektorientierte Programmierung. Dieser Schritt führt nun zu einem Paradigmenwechsel im Bereich der Programmierung von Speicher-Programmierbaren-Steuerungen. Einige Systeme wie zum Beispiel CoDeSys unterstützen bereits verschiedene Bereiche der objektorientierten Programmierung. Siemens-Steuerungen hingegen bieten derzeit ohne Zusatzsoft- und Hardware noch keinen direkten Zugang zur objektorientierten Programmierung an. Ziel dieser Arbeit ist es die derzeitigen Möglichkeiten aufzuzeigen, um mit Siemens Steuerungssystemen, vorzugsweise Siemens 1500er Steuerungen, objektorientierte Programmierung abzubilden. Die Grundlage dafür wird durch die Definition der Norm IEC 61131-3:2003 bezüglich der Wiederverwendbarkeit von Funktionsbausteinen sowie auch der Erweiterung der Objektorientierung der IEC 61131-3:2013 geschaffen. Zur Untersuchung werden die Varianten objektorientierte Programmierung mit Funktionsbausteinen sowie die objektorientierte Programmierung mit SCL und Siemens SIMOTION Systemen herangezogen. Anhand einer Evaluierung werden die verschiedenen Methoden gegenübergestellt. Resultierend erscheint die herkömmliche Variante objektorientierte Programmierung mit Funktionsbausteinen als am Besten zur Realisierung eines Steuerungskonzeptes eines Shuttle-Liftes geeignet. Aufbauend auf der gewählten Methode werden Steuerungs- wie auch Visualisierungs-Programmierrichtlinien definiert, somit kann eine bestmögliche Umsetzung des Konzeptes erfolgen. Abschließend werden diese Richtlinien in einer Beispielprogrammierung angewandt um daraus Schlüsse für weitere Entwicklungsschritte ziehen zu können.
