F07_STE < F07_Studium

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---
*Verantwortlich:* Prof. Dr. Stefan Kreiser

---++ Lehrveranstaltung
---+++ Befriedigt Modul (MID)
   * aktuelle
      * [[BaET2012_STE]]
      * [[BaET2010_STE]]

---+++ Organisation
<sticky>
  <table border="0">
    <tr valign="top">
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Version</th>
          <tr>
            <td>erstellt</td>
            <td>2011-10-14</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>VID</td>
            <td>1</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>gültig ab</td>
            <td>WS 2012/13</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>gültig bis</td>
            <td/>
          </tr>
        </table>
      </td>
      <td>         </td>
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Bezeichnung</th>
          <tr>
            <td>Lang</td>
            <td>%FORMFIELD{"Bezeichnung"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>LVID</td>
            <td>F07_STE</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>LVPID (Prüfungsnummer)</td>
            <td/>
          </tr>
        </table>
      </td>
    </tr>
  </table>
</sticky><sticky>
  <table border="0">
    <tr valign="top">
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Semesterplan (SWS)</th>
          <tr>
            <td>Vorlesung</td>
            <td>%FORMFIELD{"VorlesungSWS"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Übung (ganzer Kurs)</td>
            <td>%FORMFIELD{"UebungGanzSWS"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Übung (geteilter Kurs)</td>
            <td>%FORMFIELD{"UebungHalbSWS"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Praktikum</td>
            <td>%FORMFIELD{"PraktikumSWS"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Projekt</td>
            <td>%FORMFIELD{"ProjektSWS"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Seminar</td>
            <td>%FORMFIELD{"SeminarSWS"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Tutorium (freiwillig)</td>
            <td>%FORMFIELD{"TutoriumSWS"}%</td>
          </tr>
        </table>
      </td>
      <td>    </td>
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">Präsenzzeiten</th>
          <tr>
            <td>Vorlesung</td>
            <td>%FORMFIELD{"VorlesungPZ"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Übung (ganzer Kurs)</td>
            <td>%FORMFIELD{"UebungGanzPZ"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Übung (geteilter Kurs)</td>
            <td>%FORMFIELD{"UebungHalbPZ"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Praktikum</td>
            <td>%FORMFIELD{"PraktikumPZ"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Projekt</td>
            <td>%FORMFIELD{"ProjektPZ"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Seminar</td>
            <td>%FORMFIELD{"SeminarPZ"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Tutorium (freiwillig)</td>
            <td>%FORMFIELD{"TutoriumPZ"}%</td>
          </tr>
        </table>
      </td>
      <td>    </td>
      <td>
        <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
          <th colspan="2">max. Teilnehmerzahl</th>
          <tr>
            <td>Übung (ganzer Kurs)</td>
            <td>%FORMFIELD{"UebungGanzTeilnehmer"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Übung (geteilter Kurs)</td>
            <td>%FORMFIELD{"UebungHalbTeilnehmer"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Praktikum</td>
            <td>%FORMFIELD{"PraktikumTeilnehmer"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Projekt</td>
            <td>%FORMFIELD{"ProjektTeilnehmer"}%</td>
          </tr>
          <tr>
            <td>Seminar</td>
            <td>%FORMFIELD{"SeminarTeilnehmer"}%</td>
          </tr>
        </table>
      </td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

*Gesamtaufwand:* %FORMFIELD{"Gesamtaufwand"}%

---++++ Unterrichtssprache
   * Deutsch

---++++ Niveau
   * %FORMFIELD{"Niveau"}%
---++++ Notwendige Voraussetzungen
   * grundlegende prozedurale Programmierkenntnisse 
   * Shannon'sches Abtasttheorem
   * Boole'sche Algebra
   * Datendiskretisierung
   * Datenkodierung
   * endliche Automaten (FSM)

---++++ Literatur
   * Lauber, Göhner: Prozessautomatisierung Bd. 1 u. 2 (Springer)
   * John, Tiegelkamp: SPS-Progr. mit IEC 61131-3 (Springer)
   *  Wellenreuther, Zastrow: Automatisieren m. SPS Theorie u. Praxis (Vieweg)
   * B. Baumgarten: Petri-Netze (Spektrum Akad.)
   * Priese, Wimmel: Theoretische Informatik - Petri Netze (Springer)

---++++ Dozenten
   * Prof. Dr. Stefan Kreiser



---++++ Wissenschaftliche Mitarbeiter
   * Dipl.-Ing. Norbert Kellersohn

---++++ Zeugnistext
Steuerungstechnik

---+++ Kompetenznachweis
<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Form</th>
    <tr>
      <td>sMP</td>
      <td>Regelfall (bei großer Prüfungszahl: sK)</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Aufwand [h]</th>
    <tr>
      <td>sMP</td>
      <td>10</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

*Intervall:* 3/Jahr

-----
---++ Lehrveranstaltungselemente

%STARTSECTION{"Vorlesung / Übung"}%
---+++ <u>Vorlesung / Übung</u>

---++++ Lernziele 
---+++++ Lerninhalte (Kenntnisse)
   * Modellbildung
      * Strukturierung
         * Systemgrenzen
         * Systemzerlegung
         * Schnittstellen
         * Systemfunktionen
      * Verhaltensmodellierung
         * Statecharts (SC)
            * hybride Netze
            * Nebenläufigkeit
            * Hierarchie und Historie
            * Aktionskonzept
         * Petrinetze (PN)
            * S/T-Netze
               * Netzelemente
               * Netzmatrix
                  * Vorbereichsmatrix
                  * Nachbereichsmatrix
            * B/E-Netze
            * Verhaltensanalyse
               * Schaltsequenzen
               * E-Graph
               * Überdeckungsgraph
               * Invarianten
            * Verhaltensbewertung
               * Lebendigkeit
               * Reversibilität
               * Beschränktheit
               * Determiniertheit
            * Steuerungstechnisch Interpretierte Petrinetze (SIPN)
            * Modellierungsmuster
               * Komplementstelle / Reservierung
               * Kanten
                  * Test
                  * Inhibitor
                  * Event
               * Hierarchie
                  * zeitbehaftete Transitionen
                  * Transitionsunternetze
                  * Stellenunternetze
                  * Seiten
               * variables Kantengewicht
   * Steuerungssysteme
      * Signalverarbeitung
         * Echtzeit
            * Arten
            * Herkunft von Zeitbedingungen
         * Diskretisierung
            * Wert
            * Zeit
      * Sensorik
         * Signaltechnischer Aufbau Sensorsysteme
         * Kalibrierung
      * Aktorik
         * Signaltechnischer Aufbau Aktorsysteme
      * Steuerungsgeräte
         * IPC
            * Programmorganisation
               * Ressourcen
               * RTOS
                  * Tasks und Threads
                  * Scheduling
            * Gerätebeispiele
               * µC-Boards
               * Prozessrechner
               * PAC
               * RTU
         * SPS
            * EN61131
               * Konfiguration
                  * Ressourcen
                  * zyklische Tasks
                  * EA-Variable
               * Programmorganisation
                  * POE
                  * Datentypen
                  * Funktionsbausteine
               * Programmiersprachen
                  * vergleichende Übersicht
                  * prozedural (ST)
                  * grafische Sprachen (FB)
            * musterbasierte Implementierung von SIPN auf SPS
            * Gerätebeispiele
      * verteilte Automatisierungssysteme
         * Kommunikation
            * Strukturen
               * Stern
               * Bus
               * Ring
               * Redundanz
            * Verfahren
               * Shared Memory
               * Message Passing
                  * asynchron
                  * synchron
                  * Rendezvous
               * Futures
         * OSI-Modell
            * Protokollschichten
            * MAC-Verfahren
               * deterministisch
               * nicht deterministisch
         * Feldbusse
            * Industrie (EN61158)
               * Interbus
               * Profibus
               * Profinet
            * Automotive
               * CAN
               * Flexray
         * Netze
            * Protokollschichten
               * IEEE802
               * IP
               * Transportprotokolle
                  * UDP
                  * TCP
                  * SCTP
            * Industrial Ethernet
               * Hardware
               * QoS
                  * Redundanz (RSTP)
                  * Virtuelle Netze (VLAN)
         * Leitsysteme
            * EN 61499
               * Architektur
               * Programmierung
            * Sicherheit
               * Gerätesicherheit
               * Netzwerksicherheit
         * MES und ERP
      * Stückgutverfolgung
         * Automatische Objektidentifikation (AutoID)
         * Objekthistorie
         * Protokolle

---+++++ Fertigkeiten
   * Verhalten ereignisdiskreter Systeme modellieren
      *  Systemverhalten aus Texten verstehen
         * technische Textabschnitte vollständig erfassen
         * implizite Angaben erkennen und verstehen
         * fehlende Angaben erkennen und ableiten bzw. erfragen
      * als State Chart (SC) modellieren
         * FSM als Spezialfall erkennen
         * Steuerungstechnisch Interpretiertes Netz
      * als Petrinetz modellieren
         * BE-Netz
         * ST-Netz
            * Syntax beherrschen
            *  Muster und Makros erkennen und zielführend anwenden
         * hierarchisches Netz
            * tiefe Hierarchien verwenden
            * flache Hierarchie verwenden
         * Steuerungstechnisch Interpretiertes Netz
      * Petrinetz-Entwicklungswerkzeug verstehen und zielgerichtet einsetzen
      * Modelle verifizieren
         * Bewertungskriterien definieren
            * Äquivalenz
            * Vollständigkeit
            * Determiniertheit
            * Lebendigkeit
            * Reversibilität
            * Beschränktheit
            * Einhalten von Modellierungsvorgaben
            * &#8230;
         * Testfälle definieren
         * statische Reviews durchführen und dokumentieren
            * Selbst
            * mit Peer
            * grafische Analyse
            * (mathematische Analyse)
         * dynamische Tests im Simulator durchführen
      * Modelle anhand der Testergebnisse korrigieren und optimieren
   * Steuerungssysteme entwerfen
      * Echtzeit
         * Echtzeitbedingungen ableiten
         * geeignete Steuerungsgeräte auswählen
         * geeignete Bussysteme auswählen
         * Echtzeitfähigkeit von Steuerungssystemen nachweisen
      * SPS in ST programmieren (EN61131-3)
         * Syntax beherrschen
         * Funktionsbausteine einsetzen
         * Implementierungsmuster für SIPN herleiten und nutzen
         * Codegenerator für SIPN konzipieren
            * für B/E-Netze 
            * für S/T-Netze 
      * Kontrollfluss in Leitsystemen nach EN61499 modellieren


---++++ Begleitmaterial 
   * elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
   * elektronische Übungsaufgabensammlung
   * elektronische Entwicklungswerkzeuge für Petrinetzentwurf
   * elektronische Tutorials für Selbststudium
      * Themenscripte
      * Hilfsblätter
      * Videos


---++++ Besondere Voraussetzungen 
   * keine


---++++ Besondere Literatur 
   * keine


---++++ Besonderer Kompetenznachweis 
<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Form</th>
    <tr>
      <td>bK</td>
      <td>2-3 eTests je 20min (je 1x wiederholbar)</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>bÜA</td>
      <td>Präsenzübung und Selbstlernaufgaben</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Beitrag zum LV-Ergebnis</th>
    <tr>
      <td>bK</td>
      <td>Voraussetzung für bPA</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>bÜA</td>
      <td>unbenotet</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

*Intervall:* 1/Jahr

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%STARTSECTION{"Projekt"}%
---+++ <u>Projekt</u>

---++++ Lernziele 
---+++++ Fertigkeiten
   * Steuerung programmieren
      * kommerzielles SPS-Entwicklungswerkzeug verstehen und zielgerichtet einsetzen
      * wesentliche Eigenschaften einer SPS konfigurieren
      * Programmiersprache ST beherrschen
      * synchrones Message Passing anwenden
      * Funktionsbausteine in der Programmierung anwenden
   * Simulator für Zielsystem im Zusammenspiel mit SPS-Entwicklungswerkzeug nutzen

---+++++ Handlungskompetenz demonstrieren
   * komplexe Aufgaben im Team bewältigen
      * einfache Projekte planen und steuern
      * Absprachen und Termine einhalten
      * Reviews planen und durchführen
   * Realweltsysteme modellieren
      * System analysieren
         * umfangreiche technische Texte erfassen und zielgerichtet auswerten
         * Außenschnittstellen erkennen und korrekt nutzen
         * System strukturieren
            * sinnvolle Teilsysteme definieren
            * Teilsystemfunktionen definieren
            * Schnittstellen definieren
      * Modell der Steuerung entwerfen
         * hierarchisches Steuerungsmodell konzipieren
         * Teilsystemsteuerungen als SIPN modellieren
         * Teilsystemsteuerungen prüfen
            * Funktion im Petrinetzsimulator testen
            * im Peer-Review verifizieren, bewerten und freigeben
         * Teilsystemsteuerungen integrieren
         * Gesamtmodell der Steuerung im Simulator verifizieren
   * Steuerungsprogramm für SPS entwerfen
      * SPS konfigurieren
         * zyklische Tasks definieren
         * vordefinierte EA-Variablen nutzen
         * vordefinierte Bedienoberfläche nutzen
      * Modelltransformationen anwenden
         * Modelle der Teilsystemsteuerungen musterbasiert auf SPS implementieren
         * hierarchische Gesamtsystemsteuerung integrieren
         * Implementierung verifizieren
            * Teilsystemtest am Emulator für Zielsystem
            * Integrationstest am Emulator für Zielsystem
   * Steuerung am Zielsystem in Betrieb nehmen


---++++ Begleitmaterial 
   * elektronische Projektaufgabe (Lastenheft)
   * elektronische Entwicklungswerkzeuge für Petrinetzentwurf und SPS-Programmierung
   * Tutorials (Script, Video)
      * Zielsystem
      * Emulator für Zielsystem
      * Programmgerüst für SPS


---++++ Besondere Voraussetzungen 
   * keine


---++++ Besondere Literatur 
   * elektronische Bedienhandbücher und Tutorials für Programmiersystem des SPS-Herstellers


---++++ Besonderer Kompetenznachweis 
<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Form</th>
    <tr>
      <td>bPA</td>
      <td>3 Präsenztermine je 4h je Projektgruppe</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>sMB</td>
      <td>20min Ergebnispräsentation zu bPA</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

<sticky>
  <table border="1" cellpadding="2" cellspacing="0">
    <th colspan="2">Beitrag zum LV-Ergebnis</th>
    <tr>
      <td>bPA</td>
      <td>Testat</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>sMB</td>
      <td>zu bPA</td>
    </tr>
  </table>
</sticky>

*Intervall:* 1/Jahr

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Topic-Revision: r8 - 11 Jan 2016, GeneratedContent
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