JG_GF_atp_sep_2007

Greifeneder, J.; Frey, G.:
Modellierung des Zeitverhaltens netzbasierter Automatisierungssysteme, atp Automatisierungstechnische Praxis, Oldenbourg, Band 49, Heft 9, Seiten 76 - 84, September 2007

    Abstract: Die fortschreitende Verbreitung von Ethernet-basierten Strukturen mit dezentralen und verteilten Anwendungen in der Automatisierung führt zu den so genannten netzbasier-ten Automatisierungssystemen (NAS). Diese sind zwar in Anschaffung und Betrieb kostengünstiger, moderner und flexibler als herkömmliche Strukturen, weisen jedoch nicht-deterministische Verzögerungen auf. Die genaue Analyse der resultierenden Antwortzeiten ist somit nicht nur Voraussetzung für den verantwortungsbewussten Einsatz dieser Technologie sondern ermöglicht es auch, bereits im Vorfeld von Umstrukturierungen oder Erweiterungen, Fragen der Verlässlichkeit zu klären. In diesem ersten von zwei Beiträgen wird hierfür zunächst die für die speziellen Bedürfnisse der Strukturbeschreibung von netzbasierten Automatisierungssystemen entwickelte Modellierungssprache DesLaNAS vorgestellt und auf ein einführendes Beispiel angewendet. Im zweiten Beitrag wird darauf aufbauend gezeigt, welchen Einfluss die einzelnen System-komponenten (SPS, Netzwerk, I/O-Karten) sowie netzbedingte Verhaltensmodi wie Synchronisation und die gemeinsame Nutzung von Ressourcen auf die Antwortzeiten des Gesamtsystems haben. Zur Analyse selbst wird die wahrscheinlichkeitsbasierte Modellverifikation (PMC) angewendet.

    Keywords: Netzbasierte Automatisierungssysteme, verteilte Steuerungen, Netzwerke, Antwortzeit, wahrscheinlichkeitsbasierte Modellverifikation, Synchronisation zyklischer Prozesse

Modeling the Timed Behavior of Networked Automation Systems

    Abstract: The onward dispersion of Ethernet based structures with decentralized and distributed applications in automation leads towards Networked Automation Systems (NAS). The new modern structures are less expensive and at the same time more flexible than classical ones. However, they induce non-deterministic delays. Therefore, the detailed analysis of the resulting response times is not only prerequisite for the responsible use of this technology; it also enables to check dependability properties prior to changes or expansions of the system. In this first in the series of two papers, a new modeling language for NAS - DesLaNAS - is introduced and applied to an introductory example. The second paper discusses the influence of single components in an NAS (PLC, net-work, I/O-boards) as well as of network induced behavior like synchronization and re-source sharing on the response time in detail. In the scope of the presented work Probabilistic Model Checking (PMC) is employed for the analysis.

    Keywords: Networked Automation Systems, distributed control systems, networks, response time, probabilistic model checking, synchronization of cyclic processes