Runtime supervision of PLC programs using discrete-event systems

Aachen / RWTH Aachen University, Department of Computer Science (2019) [Buch, Doktorarbeit, Bericht]

Seite(n): 1 Online-Ressource (xi, 170 Seiten) : Illustrationen, DiagrammeReport-Nummer: AIB-2019-05

Kurzfassung

Bei der von Ramadge und Wonham eingeführten Supervisory Control Theory (SCT) handelt es sich um einen der verbreitetsten Ansätze für die Synthese von Lösungen im Bereich diskreter Steuerungen. In dieser Dissertation wurde ein Ansatz erarbeitet, der das SCT-Rahmenwerk zur Überwachung existierender SPS-Steuerungsprogramme einsetzt. Letztere werden als vom Benutzer manuell implementiert angenommen, weswegen ihre Fehlerfreiheit in Bezug auf gewisse Anforderungen, beispielsweise an die funktionale Sicherheit, nicht in allen prinzipiell möglichen Situationen formal sichergestellt werden kann. Im vorgestellten Ansatz können diese Anforderungen als ereignisdiskrete Systeme formalisiert werden. Mittels einer modifizierten Form des Ramadge-Wonham-Rahmenwerkes wird aus diesen Modellen schließlich eine Überwachungsschicht generiert. Diese verhindert frühzeitig solche Aktionen der Steuerung, die schlussendlich zu einer Verletzung der Anforderungen führen könnten. Um eine möglichst große Bandbreite realistischer Anwendungsfälle abzudecken, wurden mehrere Anpassungen am ursprünglichen Rahmenwerk vorgenommen und Erweiterungen eingeführt, beispielsweise bedingte Transitionen, Vorlagen sowie Ereigniserzwingung zur Verhinderung unerwünschter Vorkommnisse. Das vorgestellte Konzept bildet den gesamten Prozess von der Erstellung der Anforderungsmodelle bis hin zu einer auf der Zielhardware direkt einsetzbaren Sicherheitsschicht ab und wurde in Form eines Werkzeugs prototypisch realisiert. Die Eignung des Ansatzes zu diesem Zwecke wurde in mehreren Fallstudien demonstriert, in einigen davon auf Industriehardware. Des Weiteren wurde die Anwendbarkeit des Gesamtansatzes, der eingeführten Modifikationen und schlussendlich des Werkzeugs selbst in einer Benutzerstudie evaluiert.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Göbe, Florian

Gutachterinnen und Gutachter

Kowalewski, Stefan
Lunze, Jan

Identifikationsnummern

  • REPORT NUMBER: RWTH-2019-11022

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