VDI VDE 3693 Blatt 1-2016 Virtual commissioning - Model types and glossary.pdf

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1、ICS 25.040.40, 35.240.50 VDI/VDE-RICHTLINIEN August 2016 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Virtuelle Inbetriebnahme Modellarten und Glossar Virtual commissioning Model types and glossary VDI/VDE 3693 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/englisch Issue Ge

2、rman/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as au-thoritative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Engineering und Betri

3、eb automatisierter Anlagen VDI/VDE-Handbuch Automatisierungstechnik Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V

4、.,Dsseldorf2016FrhereAusgabe:06.15Entwurf, deutschFormeredition:06/15Draft,inGerman onlyInhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Begriffe 3 3 Testkonfigurationen und -methoden der virtuellen Inbetriebnahme 6 3.1 Model-in-the-Loop (MIL) 8 3.2 Software-in-th

5、e-Loop (SIL) . 8 3.3 Hardware-in-the-Loop (HIL) . 9 4 Modellarten fr die virtuelle Inbetriebnahme . 15 4.1 Hierarchische Einordnung von Modellarten 15 4.2 Definition der Modellarten fr die virtuelle Inbetriebnahme 16 Glossar . 31 Schrifttum 32 Benennungsindex . 34 Preliminary note . 2 Introduction 2

6、 1 Scope . 3 2 Terms and definitions . 3 3 Test configurations and methods of virtual commissioning 6 3.1 Model-in-the-loop (MIL) . 8 3.2 Software-in-the-loop (SIL) . 8 3.3 Hardware-in-the-loop (HIL) . 9 4 Model types for virtual commissioning 15 4.1 Hierarchical classification of model types 15 4.2

7、 Definition of model types for virtual commissioning 16 Glossary 31 Bibliography . 32 Term index . 34 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09 2 VDI/VDE 3693 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Vere

8、in Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsw

9、eise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt ha

10、ben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3693. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are

11、 reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/

12、richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/3693. Einleitung Der Fachausschuss Virtuelle Inbetriebnahme“ der VDI

13、-Gesellschaft fr Mess- und Automatisierungs-technik hat sich mit der Erstellung dieser Richtlinie der Aufgabe angenommen, eine eindeutige und systematische Definition der virtuellen Inbetrieb-nahme (VIBN) vorzunehmen. Ziel ist es, die VIBN im Bereich der Automatisierungstechnik zu etablie-ren. Intro

14、duction By creating this standard, the Technical Committee “Virtual Commissioning” of the VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control aims to provide an unambiguous and systematic definition of virtual commissioning (VCOM). The goal is to establish VCOM in automation technology. Die Method

15、en der virtuellen Inbetriebnahme wer-den in annhernd allen Domnen der Automatisie-rungstechnik, also The methods of virtual commissioning are used in nearly every domain of automation technology, i.e. der Prozessautomatisierung, der Fertigungsautomatisierung, der Intralogistik, der Gebudeautomatisie

16、rung, der Energieautomatisierung sowie der Verkehrsautomatisierung angewendet. process automation, manufacturing automation, intralogistics, building automation, energy automation, and traffic automation. Ziel der virtuellen Inbetriebnahme ist das Aufde-cken und Beheben von Fehlern aus dem Enginee-r

17、ing des Automatisierungssystems. Die Richtlinie VDI 4499 Blatt 1 nennt hierzu: Fehler im Steuerungscode, z. B. logische Fehler, Tipp- und Kopierfehler Testen der Bedienoberflchen Ablauffehler im Steuerungscode, z. B. Erzeugen von Kollisionen sowie fehlerhafte Freigabe- und Verriegelungssignale Teste

18、n und Validieren des dynamischen Verhal-tens der Anlage, z. B. beim Voll- und Leerfah-ren, Einricht-, Hand- oder Automatikbetrieb Virtual commissioning aims at revealing and recti-fying faults originating from automation system engineering. In this context, standard VDI 4499 Part 1 lists the followi

19、ng: control code errors, e.g. logical errors, typing and copying errors user interface testing control code sequence errors, e.g. creating colli-sions or wrong initialization signals or faulty in-terlock logic testing and validating the plants dynamic behav-iour, e.g. while ramping a system up and d

20、own, during setup, manual or automatic operation B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI/VDE 3693 Blatt 1 / Part 1 3 Bercksichtigu

21、ng von Sonderfllen, z. B. Ein-/Ausschleusen von Bauteilen Validierung der geplanten Anlagenparameter, z. B. Taktzeit, Ausbringung, Verfgbarkeit gezielte Simulation von Strungssituationen, z. B. Kabelbruch, Sensorausfall Die Qualittsanforderungen an automatisierungs-technische Systeme steigen stetig

22、an. Einerseits nimmt die Automatisierungstechnik (AT) eine tra-gende Rolle in der Wertschpfungskette ein, wodurch in ihr vorhandene Mngel in immer hhe-rem Ma geschftskritisch sind 1. Andererseits werden die sicherheitstechnischen Anforderungen fr den Betrieb technischer Systeme stetig berar-beitet,

23、wobei die zur Einhaltung von Gesetzen, Normen und Richtlinien notwendigen Funktionali-tten in hohem Ma auf AT-Komponenten basie-ren. Um derart hohe Qualitts- und Sicherheitsan-forderungen zu erfllen, muss der Nachweis des korrekten Verhaltens des Automatisierungssystems (AS) erbracht werden. conside

24、ration of special cases, e.g. component feeding in and out validation of planned plant parameters, e.g. length of cycle, output, availability simulation of critical states, e.g. cable break, sensor failure The demands on the quality of automation engi-neering systems are increasingly stringent. On t

25、he one hand, automation technology (AT) plays a ma-jor role in the value chain, making its existing defi-ciencies ever more business critical 1. On the other hand, the demands on safety for the operation of technical systems are constantly revised, and the functionalities required to comply with law

26、s, stand-ards and directives are largely based on AT compo-nents. In order to comply with such stringent de-mands on quality and safety, the correct behaviour of the automation systems (AS) shall be proven. 1 Anwendungsbereich Eine virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) wird zum Aufdecken und Beheben von F

27、ehlern aus dem Engi-neering des Automatisierungssystems durchgefhrt. 1 Scope Virtual commissioning (VCOM) is performed to reveal and rectify faults originating from the engi-neering of an automation system. Es wird eine eindeutige und systematische Defini-tion der VIBN fr die Automatisierungstechnik

28、 vorgestellt, die die VIBN im Bereich der Automati-sierungstechnik etablieren soll. Dabei werden die Domnen der Prozess- sowie der Fertigungsauto-matisierung betrachtet. An unambiguous and systematic definition of VCOM for automation technology is presented that aims to establish VCOM in automation

29、technology. In doing so, the domains of process and manufac-turing automation are considered. Die Richtlinie richtet sich an den mittelbar und unmittelbar mit der VIBN in Kontakt stehenden Personenkreis, der u. a. The standard is addressed to those persons directly or indirectly involved in VCOM, e.

30、g. Inbetriebnahme-Ingenieure, Entscheider ber den Einsatz von VIBN, technische Vertriebsingenieure, Produktions- und Anlagenplaner, Automatisierungstechniker, Softwareentwickler und Elektroplaner umfasst. commissioning engineers, persons deciding on the use of VCOM, technical sales engineers, produc

31、tion and plant planners, automation technicians, software developers, and electrical engineers. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: Echtzeitfhigkeit Fhigkeit

32、 eines Prozessrechensystems, die Rechen-prozesse stndig derart ablaufbereit zu halten, dass real-time capability capability of a computing system to keep the tasks in a runnable state in which they can react to tech-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA

33、2DEE1129BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-09 4 VDI/VDE 3693 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 sie innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls auf Ereignisse im Ablauf eines technischen Prozesses reagieren knnen DIN IEC 60050-351 nical

34、process events within a pre-determined time interval adapted from DIN IEC 60050-351 Anmerkung: Eine harte Echtzeitanforderung liegt vor, wenn alle erforderlichen Systemantworten auf eine uere Anregung innerhalb einer fest vorgegebenen Zeitspanne absolut verlss-lich eintreffen mssen, da andernfalls e

35、rheblicher Schaden droht 15. Eine weiche Echtzeitanforderung dagegen besteht, wenn die berschreitung eines vorgegebenen Zeitlimits bis zu einem gewissen Grad toleriert werden kann. Note: A hard real-time requirement exists when all necessary system responses to an external excitation shall arrive wi

36、thout fail within a fixed time span, since otherwise considerable damage may result 15. In contrast, a soft real-time require-ment exists when exceeding a defined time limit can be tolerat-ed to a certain degree. Emulation funktionelles Nachbilden eines Systems durch ein Ersatzsystem 9 Anmerkung: Ei

37、n SPS-Emulator ist ein Programm, das die Funk-tionalitt einer realen HW-SPS auf einem PC nachbildet. 9 emulation functional replication of a system using a replace-ment system adapted from 9 Note: A PLC emulator is a program simulating the functionali-ty of a physical hardware PLC on a PC. adapted f

38、rom 9 Fehler anormaler Zustand, der eine Einschrnkung oder den Verlust der Funktion einer Betrachtungseinheit ver-ursachen kann in Anlehnung an VDI/VDE 2180 Blatt 1:2007-04, 2.2.1 fault abnormal state which can cause a reduction or the loss of the ability of a functional unit to perform a required f

39、unction VDI/VDE 2180 Part 1:2011-09, 2.2.1 Inbetriebnahme berfhrung der Anlage aus dem Ruhezustand in den Dauerbetriebszustand 11 commissioning transfer of the system state from idle to continuous operation adapted from 11 Integrationstest Ttigkeit zum Nachweis, dass das Zusammenschal-ten der versch

40、iedenen Systeme zu einem Gesamt-system abgeschlossen ist und alle Komponenten wie spezifiziert zusammenarbeiten DIN EN 62381*VDE 0810-81 site integration test activity to demonstrate that the merging of the vari-ous systems to one overall system is completed and that all components work together as

41、specified IEC 62381 Modell vereinfachte Nachbildung eines geplanten oder existierenden Systems mit seinen Prozessen in ei-nem anderen begrifflichen oder gegenstndlichen System VDI 3633 Blatt 1 model simplified reproduction of a planned or existing system with its processes in a different conceptual

42、or concrete system VDI 3633 Part 1 Anmerkung: Es unterscheidet sich vom Vorbild hinsichtlich der untersuchungsrelevanten Eigenschaften nur innerhalb eines vom Untersuchungsziel abhngigen Toleranzrahmens. VDI 3633 Blatt 1 Note: It differences from the real system in terms of its char-acteristics that

43、 are relevant to the investigation are within a given range of tolerance. VDI 3633 Part 1 Prozess Gesamtheit von aufeinander einwirkenden Vorgn-gen in einem System, durch die Materie, Energie oder auch Informationen umgeformt, transportiert oder auch gespeichert werden in Anlehnung an DIN IEC 60050-

44、351 process full set of interacting operations in a system through which material, energy, or information is processed, transported, or stored adapted from DIN IEC 60050-351 Prozessmodell Abbildung eines Prozesses in einem simulationsf-higen Modell, welches den Prozess bezglich aus-gewhlter Frageste

45、llungen hinreichend genau dar-stellt process model reproduction of a process within a simulation-ready model that represents the process adequately enough with reference to selected items B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1129BEST BeuthStandardsC

46、ollection - Stand 2016-09All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI/VDE 3693 Blatt 1 / Part 1 5 Signal-Forcing Beschreibung des berschreibens von Variablen-werten eines Steuerungsprogramms whrend der Emulation oder Ausfhrung auf einer Steuerungs-hardware signal forcing

47、description of the overwriting of variable values of a control program during emulation or execution on a control hardware Anmerkung: Hierdurch kann u. a. die Reaktion der Steuerung auf fehlerhafte Sensorsignale oder Aktorbefehle getestet werden. Note: This e.g. allows testing the controls reaction

48、to faulty sensor signals or actuator commands. Simulation Nachbilden eines Systems mit seinen dynamischen Prozessen in einem experimentierbaren Modell, um zu Erkenntnissen zu erlangen, die auf die Wirklich-keit bertragbar sind VDI 3633 Blatt 1 simulation representation of a system with its dynamic p

49、ro-cesses in an experimentable model to reach find-ings which are transferable to reality VDI 3633 Part 1 System abgegrenzte Anordnung von Komponenten, die miteinander in Beziehung stehen in Anlehnung an DIN IEC 60050-351. system a set of interrelated elements separated from the environment adapted from DIN IEC 60050-351 Test Aktivitt, bei der ein System oder ei