Integriertes Automatisierungslabor
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In verschiedenen (Teil-)Projekten wurde das integrierte Automatisierungslabor eingesetzt, um die heutigen kostenintensiven Ansätze zur Validation und Verifikation von hochautomatisierten und autonomen Systemen zu verbessern. Das Großgerät umfasst dabei drei Teileaspekte: 1. Das System zur Produktionsautomatisierung, das sich zusammensetzt aus verteilten Betriebsmitteln, die dezentral (z.B. durch Arbeitsteilung oder durch Schwarmbildung) organisiert sind und auf diese Weise die eintreffenden Produktions- und Transportaufträge möglichst autonom abwickeln. 2. Das Smart Grid Simulationssystem, basierend auf überwiegend dezentralen Steuerungseinheiten (sog. Intelligenten Knoten) im Verteilnetz, übernimmt das Management der Netzführung, organisiert sich weitestgehend autonom und hat dabei auch weitere Funktionen inne wie zum Beispiel Automatisierungsaufgaben seitens der Netzbetriebsmittel sowie Schutzmechanismen. 3. ExploIT Dynamics, ein System zur Beobachtung, Modellierung, Analyse und Gestaltung des dynamischen Verhaltens von informationstechnischen Systemen in ihrer Systemumgebung. Ein besonderes Alleinstellungsmerkmal ist eine integrierte Hardware-Testumgebung für dezentrale Steuerungs- und Automatisierungskomponenten, mit der sich realitätsnahe Produktivsysteme (z.B. schutzund leittechnische Automatisierungssysteme) unter Verwendung standardisierter Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen in simulierten Umgebungen untersuchen lassen (vergleichbar mit aus anderen Anwendungsbereichen bekannten Hardware-in-the-Loop-Ansätzen). Hardware- Automatisierungskomponenten lassen sich auf drei Kommunikationsebenen mit der Software-Simulation verbinden: • unter Verwendung analoger I/O, die von einem Echtzeitsimulator (OPAL-RT eMEGAsim) mit entsprechenden sinusoidalen (Strom, Spannung, Leistung) Signalen gespeist werden, • unter Verwendung einer Echtzeit-Prozessbus-Infrastruktur, mit der die Kommunikationsverhältnisse in z.B. Umspannstationen nachgebildet werden, • unter Verwendung einer Ethernet-basierten Kommunikationsschicht. Letztere ist insbesondere relevant für zukünftige Smart Grid Szenarien mit hoher Durchdringung von IKT-Komponenten, die über Internettechnologien/-protokolle miteinander kommunizieren. Im Rahmen des Teilaspekts Energie wurde eine Labor- und Simulationsinfrastruktur zur Nachbildung von gemischten Hardware-/Software Systemen und Prozessen in großskaligen integrierten Energiesystemen aufgebaut. Mit dem sog. Smart Energy Simulation and Automation (SESA) Labor können hochintegrierte Smart Grids simuliert werden. Hierzu wurde eine Virtualisierungsumgebung geschaffen, auf der akademische und industrielle Forschungspartner Teilmodelle zukünftiger Energiesysteme (Komponenten oder Subsysteme) kooperativ entwickeln können, die dann über ein an der Universität Oldenburg entwickeltes Co-Simulations-Framework mosaik hochautomatisiert zu integrierten Simulationen orchestriert werden. Innerhalb des Teilaspekts ExploIT Dynamics wurde und wird das Gerät in diversen Projekten zur Beobachtung, Analyse und Beeinflussung des dynamischen Systemverhaltens eingesetzt: Im Rahmen des Q-MIG Projekts wurde ein Qualitätsleitstand zur kontinuierlichen Überwachung der Softwarequalität in Software-Migrationsprojekten entwickelt. Die hierzu benötigte, hochgradig adaptive Werkzeugumgebung wurde im Rahmen des SENSEI-Ansatzes entwickelt. Weiterhin wurde mit der Delta-Operations-Language eine Sprache und ein Verfahren zur Beschreibung der Veränderung von Softwaremodellen entwickelt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A fully-automated manufacturing environment realized through a flexible in house logistic system with smart transportation infrastructure. Proceedings of the 2014 ICAM International Conference on Advanced and Agile Manufacturing, Oakland University, Rochester, MI (Vol. 48309)
J.-H. Kämper, A. Stasch, A. Hahn
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Agentenbasierte Vorhaltung und Erbringung von Primärregelleistung. at – Automatisierungstechnik 2014. 62(5): 347- 363
M. Blank, M. Calabria, R. Dietz, F. Fuchs, T. Klingenberg, S. Lehnhoff, A. Mertens, W. Schumacher
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Gekoppelte Simulation komplexer Energiesysteme mittels MOSAIK und FMI. at – Automatisierungstechnik 2014. 62(5)
S. Rohjans, E. Widl, W. Müller, S. Schütte, S. Lehnhoff
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Integrated Smart Grid Simulations for Generic Automation Architectures with RT-LAB and mosaik. Proc. of the 5th IEEE Int’l Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm 2014)
M. Büscher, A. Claassen, M. Kube, S. Lehnhoff, K. Piech, S. Rohjans, S. Scherfke, C. Steinbrink, J. Velasquez, F. Tempez, Y. Bouzid
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Collaborative Modeling Empowered by Modeling Deltas. Proc. of the15th ACM SIGWEB International Symposium on Document Engineering, ACM, Lausanne, Switzerland, 2015
D. Kuryazov, A. Winter
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Ein Simulationsmodell zur Abbildung und Prognose der elektrischen Leistungsaufnahme in Seehafen-Containerterminals. Proceedings of Simulation in Production and Logistics, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2015
N. Grundmeier, N. Ihle, A. Hahn
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Exchangeability of Power Flow Simulators in Smart Grid Co-Simulations with mosaik. Proceedings of the 2014 Workshop on Modeling and Simulation of Cyber-Physical Energy Systems (MSCPES), IEEE Press, 2015
S. Lehnhoff, O. Nannen, S. Rohjans, F. Schlögl, S. Dalhues, L. Robitzky, U. Häger, C. Rehtanz
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Service-Oriented Toolchains for Software Evolution. Proceedings of the 9th IEEE Symposium on the Maintenance and Evolution of Service-Oriented Systems and Cloud-Based Environments (MESOCA 2015), Bremen, Germany, 2015
J. Jelschen
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Towards a Classification Scheme for Co-Simulation Approaches in Energy Systems. Proceedings of the 2015 International Symposium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies (EDST), IEEE Press, 2015
F. Schloegl, S. Rohjans, S. Lehnhoff, J. Velasquez, C. Steinbrink, P. Palensky
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Refactorings for Energy Efficiency In: J. Marx Gómez et al. (eds): Refactorings for Energy Efficiency; Advances and New Trends in Environmental and Energy Informatics, Progress in IS, Springer International Publishing, Berlin, Heidelberg, 2016
M. Gottschalk, J. Jelschen, A. Winter
