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Ein dezentraler Regelalgorithmus für ein automatisches Koexistenzmanagement

  • Darina SchulzeEmail author
  • Ulrich Jumar
Open Access
Conference paper
Part of the Technologien für die intelligente Automation book series (TIA, volume 12)

Zusammenfassung

Das Konzept Industrie 4.0 sieht steigende Flexibilität und Mobilität im Produktionsprozess vor. Im industriellen Funkkommunikationsbereich werden zunehmend höhere Anforderungen an das Zeit- und Fehlerverhalten einer Nachrichtenübertragung gestellt. Dabei ist zu beachten, dass sich die Kommunikationsanforderungen im Laufe der Zeit ändern können und gegebenenfalls neue Anwendungen wichtiger als bereits vorhandene werden. In Folge dieser gestellten Kommunikationsanforderungen kommen unterschiedliche Funkkommunikationssysteme (WCS) zum Einsatz. Diese WCS können auf der Basis unterschiedlicher Technologien (WiFi, Bluetooth oder DECT) implementiert sein. Wenn mehrere WCSs auf dem gleichen Frequenzband, zur selben Zeit und im selben Raum übertragen, können sie sich gegenseitig beeinflussen, bzw. interferieren. Die WCSs sollten dabei koexistieren. Der Begriff der Koexistenz wurde in [IE14] mit der folgenden Definition belegt: “Koexistenz ist ein Zustand, in dem alle Funkkommunikationslösungen einer Anlage, die ein gemeinsames Medium nutzen, alle Kommunikationsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen”. Maßnahmen, die zum Erreichen bzw. Beibehalten der Koexistenz beitragen, werden Koexistenzmanagement genannt. Aktuell wird in der industriellen Funkkommunikation verbreitet das manuelle Koexistenzmanagement angewendet. Um das zeitliche Verhalten, hinsichtlich der Reaktion auf eine Störung, weiter zu optimieren, befassen sich wesentliche Forschungsschwerpunkte mit dem automatischen Koexistenzmanagement in der industriellen Automation. In diesem Beitrag wird ein dezentraler Regelalgorithmus für ein dezentrales Koexistenzmanagement vorgestellt und an einem Hardware in the Loop Aufbau validiert. Das besondere hieran ist, dass der Ansatz anwendungsbasiert und technologieunabhängig ist. Ergebnisse zur Modellierung der Regelstrecke, welche im Zusammenhang mit der drahtlosen Kommunikation als Koexistenzstrecke bezeichnet wird, wurden in [Sc17] und [SZJ18] gezeigt. Hierbei wird das zeitliche Übertragungsverhalten einer Nachricht, im ungestörten und gestörten Fall, modelliert und bewertet. Als Regelgröße dafür wird die Übertragungszeit (engl. Transmission time) daher nachgebildet. Diese entspricht in der Realität die Messgröße. Als Methodik zur Modellierung wird die Petrinetznotation in der max − plus Algebra gewählt. Diese Methodik hat den Vorteil, dass das Streckenverhalten als lineares Systemverhalten nachgebildet werden kann. Der dezentrale Regelalgorithmus bezieht sich auf die Methodik in der max − plus Algebra. Hierbei wird ein modellprädiktivesVerfahren (engl. Model predictive control MPC) angewendet. Diesesbeinhaltet die Definition einer Zielfunktion, welche eine Anzahl von Nebenbedingungenunterliegt. Um den Regelalgorithmus zu validieren, wirdein industrienaher Hardware in the Loop Aufbau gewählt. Hieran werdeneinzelne Testszenarien mit mehreren WCSs definiert, wobei sich dieWCSs gegenseitig stören. Störung heißt in diesem Falle, dass das WCSden Koexistensbereich verlässt. Der Regler, soll das jeweilige WCS inden Koexistenzbereich zurückführen

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Authors and Affiliations

  1. 1.ifak e.V. MagdeburgMagdeburgDeutschland

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