#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( 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_ \ ]), footer: [ ] ) // #set heading(numbering: "1.1") = Informationstechnik #grid(columns: 2 * (1fr,), [ == Qualitätskriterien für Software - Correctness - Availability - Reliability - Safety - Security - Robustness ], [ ==== Interne Qualitätsfaktoren von Software - Effizienz - Erweiterbarkeit - Kompatibilität - Portierbarkeit - Wartbarkeit - Wiederverwendbarkeit ] ) #grid(columns: 2 * (1fr,), [ == Programmierparadigmen #table(columns: 2, [Imperativ], [Assembly], [Prozedural], [C], [Funktional], [Haskell], [Logikbasiert], [Prolog], [Objektorientiert], [Java] ) ],[ == Fließkommazahlen $ X = V_Z dot 1,m dot 2^(c - 127) $ float32 $~ 2 dot 2^127$ #table( columns: 3, [Sign[1]], [Characterstik[8]], [Mantisse[23]] ) double64 $~ 2 dot 2^1023$ #table( columns: 3, [Sign[1]], [Characterstik[11]], [Mantisse[52]] ) ] ) *Projekt:* Einmaligkeit, Zielvorgabe, Abgrenzung zu andren Vorhaben, Begrenzungen, Organisationsform #grid(columns: 2*(1fr,), [ == Programmablaufplan #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") ]) #v(-.3cm) #grid(columns: 2*(1fr,), column-gutter: .2cm, [ == Hashfunktionen $ "prob"(i) &= (m - (i - 1)) / m = (7 - (4 - 1)) / 7 = 0,57 \ & "Beispiel für 4. Element von 7" $ === Umgang mit Kollisionen beim Hashing ==== Verkettete Liste Sofortiges Kopieren / Verzögertes Kopieren - neue Tabelle tab' mit dopperter Größe m' sobald Füllstand von tab überschritten - Bei Zugriff: übertrage Elemente mit kleinstem Index min von tab zu tab' und aktualisieren min - Falls $h(k) = k mod m <= min$ greife auf tab' mit $h'(k) = k mod m'$ sonst greife auf tab mit $h(k) = k mod m$ - ersetze tab' mit tab sobald tab leer ist. ],[ ==== Sondieren - 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 $ (abs({h in H mid(|) h(x) = h(y)})) / abs(H) <= 1/m $ ]) == Automatisierungstechnik ==== SPS Speicherprogrammierbare Steuerung #render(``` /_ "PAE (Prozessabbild der Eingänge), PAA (Prozessabbild der Ausgänge)" / +-----+-v-----------+-----+----------+-----+-------------+-|---+ | PAE | Applikation | PAA | Watchdog | PAE | Applikation | PAA | |-----+-:-----------+-----+----------|-----+-------------+-:---+ +<------:----Zykluszeit------------->+ : +<-----------------Latenzzeit--------------------->+ ```) ==== AT-Pyramide #table(columns: 2, [ERP - Enterprise Resource Planung], [Level 4: Unternehmensebene], [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) === Petri-Netze / Ablaufsprache // #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 #render(``` --| |-- Kontakt --|/|-- negierter Kontakt vgl. Öffner --( )-- Spule vgl. Relais ```) SPS-Programmiersprachen: FBS, KOP, ST, AS, CFC IEC 61131 Objektorientierung #pagebreak() == Automatisierungsarchitekturen #table( columns: (3cm, 4cm, auto), table.header([], [*Zentrale Automatisierung*], [*Dezentrale Automatisierung*]), [Implementierung], [ wenige Componenten zB SPS für gesamte Anlage. ], [ Verteilte Steuerung (SPS) für dedizierte Anlagenteile. Übergeordnete Orchestrierung notwendig order direkte Kommunikation der Modulsteuerungen untereinander. ], [Einsatzgebiet], [ Zugeschnitten. Statischer Aufbau mit Single-Use ], [ Aufteilung von Aufgaben/Funktionen. Reduktion der Komplexität der Steuerungskonfiguration. Zusätzlicher Aufwand zur Kommunikation. Hohe Zuverlässigkeit. Schnelle Wartung. Lastverteilung. ] ) *Zuverlässigkeit*: Wahrscheinlichkeit dass System Funktion erfüllt \ *Ausfall*: Übergang von funktionsfähig zu fehlerhaft \ *Fehler*: Zustand bei nichterfüllung mindestens einer Anforderung *MooN*: M von N Komponenten müssen funktionieren, um Sicherheit zu gewährleisten. == Hardware-Redundanz - Doppelstrukturen - Zwei Rechner müssen dass selbe Ergebnis berechnen damit fehlerfrei (2oo2) - Zwei Rechner mit Watchdog. Wenn Rechner 1 fehlerhaft, schalte zu Rechner 2, falls auch fehlerhaft: Alarm! (1oo2) - Zwei Rechner mit Watchdog und Lastverteilung. Rechner 2 berechnet normal weniger wichtige Dinge. (1oo2) == Fehleridentifikation - Sensoren zur Fehlererkennung - Unlogische Zustände - Keine Antwort von Sensor (Timeout) == IEC 62061 Zuverlässigkeit (Werte von 1 bis 5) - Schwere der Verletzung ($S in [1 hat(=) "Erste Hilfe",4 hat(=) "Tod"]$) - Häufigkeit und Dauer der Gefährdungsposition ($F in [1 hat(=) "< 1 pro Jahr", 5 hat(=) >= "1 pro h"]$) - Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines gefahrbringenden Ereignisses ($W in [1 hat(=) "vernachlässigbar", 5 hat(=) "sehr hoch"]$) - Möglichkeit zur Vermeidung oder Begrenzung des Schadens ($P in [1 hat(=) "wahrscheinlich", 5 hat(=) "unmöglich"]$) #image(height: 5.5cm, "assets/sil.png")