Fehlertolerante dezentrale Prozeßautomatisierung

In der vorliegenden Monographie werden Verfahren zur Implementierung von Fehlertoleranz in dezentralen Automatisierungssystemen untersucht. Ausgehend von einer Analyse der angestrebten Ziele Zuverlässigkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit wird eine modifizierte Fehlertoleranz-Klassifizierung angegeben. Die exemplarische Realisierung eines fehlertoleranten Mikrorechnersystems basiert auf der globalen Grundstruktur dezentraler Automatisierungssysteme, in der durch die Zusammenfassung lokaler Subsysteme eine Rekonfiguration zur Tolerierung bestimmter Hardware-Fehler möglich wird. Dezentral realisierte Vergleichs- und Votiereinrichtungen erlauben auch die Tolerierung beliebiger Einfachfehler. Das zugehörige Echtzeitbetriebssystem ist mit der für Anwendungsprogramme transparenten Kommunikation in der Lage, alle Aufträge unabhängig vom Ort des Systemaufrufs und des Zielobjektes auszuführen. Zur Unterstützung des Betriebs von Echtzeitprogrammen werden Funktionszustände zur flexiblen Anpassung an äußere Abläufe behandelt. Anwenderprogramme in Form konfigurierbarer Software-Bausteine zeigen beispielartig die Realisierung fehlertoleranter Funktionen verschiedener Klassen, die gleichzeitig betrieben werden können. Ihre Erprobung an analog simulierten Testprozessen demonstriert die Anwendbarkeit der vorgestellten Konzepte.

Inhalt

1. Einführung.- 1.1 Motivation.- 1.2 Übersicht.- 2. Auswahl Der Fehlertoleranzverfahren.- 2.1 Ziele der Fehlertoleranz.- 2.2 Bewertung von Fehlertoleranz.- 2.3 Klassenauswahl als Projektierungsverfahren für die Anwendung.- 2.4 Realisierungsprinzipien.- 2.5 Gegenüberstellung ausgewählter Verfahren.- 3. Die System-Hardware.- 3.1 Die FIPS-Hardware-Struktur.- 3.2 Das Lokalsystem als Basissystem.- 3.3 Der Regionalbus als zusätzlicher Kommunikationsweg.- 3.4 Die Realisierung dezentraler Voter.- 3.5 Die realisierte System-Hardware.- 4. Die System-Software.- 4.1 Die Anforderungen an das Betriebssystem.- 4.2 Das Betriebssystem REX im überblick.- 4.3 Die dezentrale Datenhaltung.- 4.4 Die Koppel-Software.- 4.5 Die Exekutive.- 4.6 Der Konfigurator.- 4.7 Das Dialogsystem.- 4.8 Die Bibliothek.- 4.9 Die Realisierung des Betriebssystems.- 5. Spezielle Entwicklungshilfen.- 5.1 Hilfsdateien für die Erstellung einer Task.- 5.2 Bibliotheken und zugehörige Extern-Deklarationen.- 6. Fehlertolerante Regelprogramme.- 6.1 Digitale Regler in verschiedenen Fehlertoleranzklassen.- 6.2 Fehlertolerierende, schnelle adaptive Mehrgrößenregelung.- 7. Gegenüberstellung der Fehlertoleranzklassen.- 7.1 Die tolerierbaren Fehler.- 7.2 Die Verbesserung relevanter Kenngrößen.- 7.3 Der erforderliche Aufwand.- 8. Zusammenfassung.