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#import "@preview/fletcher:0.5.1" as fletcher: diagram, node, edge, shapes
|
|
#import "@preview/bob-draw:0.1.0": *
|
|
|
|
#show link: it => [#text(blue)[#underline[#it]]]
|
|
|
|
#set page(
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|
header: box(width: 1fr, stroke: (bottom: 1pt), outset: (bottom: 3pt), [
|
|
#link("https://source.orangerot.dev/university/itat-etit-cheatsheet")\
|
|
#smallcaps[Informations- und Automatisierungstechnik, ETIT]
|
|
#h(1fr)
|
|
_Gero Beckmann_ \
|
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]),
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footer: [
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]
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|
)
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|
// #set heading(numbering: "1.1")
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= Informationstechnik
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#grid(columns: 2 * (1fr,),
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|
[
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== Qualitätskriterien für Software
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- Correctness
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- Availability
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- Reliability
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- Safety
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- Security
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- Robustness
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],
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|
[
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==== Interne Qualitätsfaktoren von Software
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- Effizienz
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- Erweiterbarkeit
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|
- Kompatibilität
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|
- Portierbarkeit
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|
- Wartbarkeit
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|
- Wiederverwendbarkeit
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]
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|
)
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#grid(columns: 2 * (1fr,),
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|
[
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|
== Programmierparadigmen
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#table(columns: 2,
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|
[Imperativ], [Assembly],
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[Prozedural], [C],
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|
[Funktional], [Haskell],
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|
[Logikbasiert], [Prolog],
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|
[Objektorientiert], [Java]
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|
)
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|
],[
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|
== Fließkommazahlen
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$ X = V_Z dot 1,m dot 2^(c - 127) $
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|
float32 $~ 2 dot 2^127$
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|
#table(
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|
columns: 3,
|
|
[Sign[1]], [Characterstik[8]], [Mantisse[23]]
|
|
)
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|
double64 $~ 2 dot 2^1023$
|
|
#table(
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columns: 3,
|
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[Sign[1]], [Characterstik[11]], [Mantisse[52]]
|
|
)
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|
]
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|
)
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|
*Projekt:*
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Einmaligkeit, Zielvorgabe, Abgrenzung zu andren Vorhaben, Begrenzungen, Organisationsform
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|
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#grid(columns: 2*(1fr,), [
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|
== Programmablaufplan
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|
#diagram(node-stroke: 1pt, node((0,0), [Start], shape: shapes.pill))
|
|
#diagram(node-stroke: 1pt, node((0,0), [Verarbeitung], shape: shapes.rect))
|
|
#diagram(node-stroke: 1pt, node((0,0), [Ein-/Ausgabe], shape: shapes.trapezium.with(angle: -10)))
|
|
#diagram(node-stroke: 1pt, node((0,0), [Verzweigung], shape: shapes.diamond))
|
|
],[
|
|
|
|
=== Nassi-Schnreidermann
|
|
#image(height: 4cm, "assets/nassi.png")
|
|
])
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|
|
#v(-.3cm)
|
|
#grid(columns: 2*(1fr,), column-gutter: .2cm, [
|
|
== Hashfunktionen
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|
$
|
|
"prob"(i) &= (m - (i - 1)) / m = (7 - (4 - 1)) / 7 = 0,57 \
|
|
& "Beispiel für 4. Element von 7"
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|
$
|
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=== Umgang mit Kollisionen beim Hashing
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==== Verkettete Liste
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Sofortiges Kopieren / Verzögertes Kopieren
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- neue Tabelle tab' mit dopperter Größe m' sobald Füllstand von tab überschritten
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- Bei Zugriff: übertrage Elemente mit kleinstem Index min von tab zu tab' und aktualisieren min
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|
- Falls $h(k) = k mod m <= min$ greife auf tab' mit $h'(k) = k mod m'$ sonst
|
|
greife auf tab mit $h(k) = k mod m$
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|
- ersetze tab' mit tab sobald tab leer ist.
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|
|
],[
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|
==== Sondieren
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|
|
|
- lineares Sondieren $h_i(x) = (h(x) + i) mod m$
|
|
- quadratisches Sondieren $h_i(x) = (h(x) + i^2) mod m$
|
|
|
|
==== Doppeltes Hashen
|
|
|
|
- $h(k,i) = (h_1(k) + i dot h_2(k)) mod m$
|
|
- $h_1(k) = k mod m$
|
|
- $h_2(k) = 1 + (k mod m')$
|
|
|
|
Universale Hashfunktion
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|
|
|
$
|
|
(abs({h in H mid(|) h(x) = h(y)})) / abs(H) <= 1/m
|
|
$
|
|
|
|
])
|
|
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|
== Automatisierungstechnik
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|
==== SPS Speicherprogrammierbare Steuerung
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#render(```
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|
/_ "PAE (Prozessabbild der Eingänge), PAA (Prozessabbild der Ausgänge)"
|
|
/
|
|
+-----+-v-----------+-----+----------+-----+-------------+-|---+
|
|
| PAE | Applikation | PAA | Watchdog | PAE | Applikation | PAA |
|
|
|-----+-:-----------+-----+----------|-----+-------------+-:---+
|
|
+<------:----Zykluszeit------------->+ :
|
|
+<-----------------Latenzzeit--------------------->+
|
|
```)
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==== AT-Pyramide
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#table(columns: 2,
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|
[ERP - Enterprise Resource Planung], [Level 4: Unternehmensebene],
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|
[MES - Management Execution System], [Level 3: Betriebsebene],
|
|
[SCADA - Supervisory, Control and Data Aquisiton], [Level 2: (Prozess-)Leitebene],
|
|
[SPS - Industrial Controller, SPS, Embedded System], [Level 1: Steuerungsebene],
|
|
[Ein-/Ausgangssignale - Sensoren, Aktoren, Kommunikationssysteme], [Level 1: Feldebene],
|
|
[Fertigung / Produktionsprozess], [Level 0: Prozessebene]
|
|
)
|
|
|
|
*Kontinuierliche Prozesse*: Ständiger Zu- und Abfluss von Material/Energie \
|
|
*Diskontinuierliche Prozesse*: Stückprozesse, Chargenprozesse (Wasser in Flaschen)
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|
|
|
=== Petri-Netze / Ablaufsprache
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|
|
// #render(```
|
|
// ,-. ,-.
|
|
// ,->( )-. ,->|-->( )->|-.
|
|
// ,-. / `-' V. ,-. / `-' V.
|
|
// ((_)) ->|+ |-> ((_)) |->
|
|
// `-' \ ,-. ^' `-' \ ,-. ^'
|
|
// '->( )_/ '->|-->( )->|_/
|
|
// `-' `-' '
|
|
// ```)
|
|
|
|
#grid(columns: 2, column-gutter: 1cm,
|
|
diagram(
|
|
node-stroke: 1pt,
|
|
edge-stroke: 1pt,
|
|
node((0,0), none, radius: 0.4cm, extrude: (0, 4), fill: black),
|
|
node((1,0), height: 1cm, stroke: 3pt),
|
|
node((2,0.5), none, radius: .5cm),
|
|
node((2,-0.5), none, radius: .5cm),
|
|
node((3,0), height: 1cm, stroke: 3pt),
|
|
node((4,0), none, radius: .5cm),
|
|
edge((0,0), (1,0), marks: (none, "straight")),
|
|
edge((1,0), (2,0.5), marks: (none, "straight")),
|
|
edge((1,0), (2,-0.5), marks: (none, "straight")),
|
|
edge((2,0.5), (3,0), marks: (none, "straight")),
|
|
edge((2,-0.5), (3,0), marks: (none, "straight")),
|
|
edge((3,0), (4,0), marks: (none, "straight"))
|
|
),
|
|
diagram(
|
|
node-stroke: 1pt,
|
|
edge-stroke: 1pt,
|
|
node((0,0), [Init], inset: 10pt, extrude: (0, -4)),
|
|
node((1,0.5), height: 1cm, stroke: 3pt),
|
|
node((1,-0.5), height: 1cm, stroke: 3pt),
|
|
node((2,0.5), [Schritt0]),
|
|
node((2,-0.5), [Schritt1]),
|
|
node((3,0.5), height: 1cm, stroke: 3pt),
|
|
node((3,-0.5), height: 1cm, stroke: 3pt),
|
|
node((4,0), [Schritt2]),
|
|
edge((0,0), (1,0.5)),
|
|
edge((0,0), (1,-0.5)),
|
|
edge((1,0.5), (2,0.5)),
|
|
edge((1,-0.5), (2,-0.5)),
|
|
edge((2,0.5), (3,0.5)),
|
|
edge((2,-0.5), (3,-0.5)),
|
|
edge((3,0.5), (4, 0)),
|
|
edge((3,-0.5), (4, 0)),
|
|
)
|
|
)
|
|
|
|
=== IEC 61131-3: Kontaktplan
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|
|
|
#render(```
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|
--| |-- Kontakt
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|
--|/|-- negierter Kontakt vgl. Öffner
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|
|
--( )-- Spule vgl. Relais
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```)
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|
SPS-Programmiersprachen: FBS, KOP, ST, AS, CFC
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|
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|
IEC 61131 Objektorientierung
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#pagebreak()
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|
== Automatisierungsarchitekturen
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#table(
|
|
columns: (3cm, 4cm, auto),
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|
table.header([], [*Zentrale Automatisierung*], [*Dezentrale Automatisierung*]),
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|
[Implementierung], [
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|
wenige Componenten zB SPS für gesamte Anlage.
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|
], [
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|
Verteilte Steuerung (SPS) für dedizierte
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Anlagenteile. Übergeordnete Orchestrierung notwendig order direkte
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Kommunikation der Modulsteuerungen untereinander.
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],
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|
[Einsatzgebiet], [
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|
Zugeschnitten. Statischer Aufbau mit Single-Use
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], [
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|
Aufteilung von Aufgaben/Funktionen. Reduktion der Komplexität der
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|
Steuerungskonfiguration. Zusätzlicher Aufwand zur Kommunikation. Hohe
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Zuverlässigkeit. Schnelle Wartung. Lastverteilung.
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]
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)
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*Zuverlässigkeit*: Wahrscheinlichkeit dass System Funktion erfüllt \
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*Ausfall*: Übergang von funktionsfähig zu fehlerhaft \
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*Fehler*: Zustand bei nichterfüllung mindestens einer Anforderung
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*MooN*: M von N Komponenten müssen funktionieren, um Sicherheit zu gewährleisten.
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== Hardware-Redundanz - Doppelstrukturen
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- Zwei Rechner müssen dass selbe Ergebnis berechnen damit fehlerfrei (2oo2)
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- Zwei Rechner mit Watchdog. Wenn Rechner 1 fehlerhaft, schalte zu Rechner 2,
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falls auch fehlerhaft: Alarm! (1oo2)
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- Zwei Rechner mit Watchdog und Lastverteilung. Rechner 2 berechnet normal
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weniger wichtige Dinge. (1oo2)
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== Fehleridentifikation
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- Sensoren zur Fehlererkennung
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- Unlogische Zustände
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- Keine Antwort von Sensor (Timeout)
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== IEC 62061 Zuverlässigkeit (Werte von 1 bis 5)
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- Schwere der Verletzung ($S in [1 hat(=) "Erste Hilfe",4 hat(=) "Tod"]$)
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- Häufigkeit und Dauer der Gefährdungsposition ($F in [1 hat(=) "< 1 pro Jahr",
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5 hat(=) >= "1 pro h"]$)
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- Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines gefahrbringenden Ereignisses ($W in [1
|
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hat(=) "vernachlässigbar", 5 hat(=) "sehr hoch"]$)
|
|
- Möglichkeit zur Vermeidung oder Begrenzung des Schadens ($P in [1 hat(=)
|
|
"wahrscheinlich", 5 hat(=) "unmöglich"]$)
|
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|
|
#image(height: 5.5cm, "assets/sil.png")
|