ELWIS

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Begriffsbestimmung

ELWIS1) ist ein universelles Modul zur Automatisierung komplexer Anlagen. Es wurde zur Automatisierung von Hochfrequenzsystemen von Teilchenbeschleunigern entwickelt; kann aber aufgrund seiner modularen Struktur zu allen erdenklichen Automatisierungszwecken eingesetzt werden. Ein ELWIS besitzt zusätzlich zu den Funktionalitäten einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS weitere Funktionalitäten, die für Hochfrequenzsysteme von Teilchenbeschleunigern unabdingbar sind.


Elwis.bmp


Beschreibung

ELWIS ist ein Automatisierungssystem, das anstelle einer SPS eingesetzt werden kann. Programmiert wird ELWIS mittels der Programmiersoftware LabVIEW®. Das Automatisierungssystem ist extrem modular und kann mit nur drei unterschiedlichen digitalen und analogen Peripheriebaugruppen sowohl einfache, als auch sehr anspruchsvolle und spezielle Automatisierungsanforderungen, wie sie Hochfrequenzsysteme von Teilchenbeschleunigern erfordern, befriedigen. ELWIS wurde entwickelt, weil konventionellen SPSen wichtige Eigenschaften wie I/Q-Demodulation von HF Signalen und Transientenrekorder-Funktionen fehlen. Zusätzliche Argumente für die Entwicklung von ELWIS waren mangelhafte Servicefreundlichkeit und mangelhafte Zukunftssicherheit konventioneller SPSen. Die mangelhafte Zukunftssicherheit konventioneller SPSen äußert sich in einer Produktverfügbarkeit, die wesentlich kürzer ist als die Nutzungsdauer von Teilchenbeschleunigern und deren Sub-Systemen. ELWIS dagegen wurde für lange Produktverfügbarkeit konzipiert. Erreicht wurde das durch fast ausschließliche Verwendung von Standard-Bauelementen, die in kompatibler Form bereits seit Jahrzehnten verwendet werden und voraussichtlich auch über künftige Jahrzehnte verfügbar sein werden.


Vergleich ELWIS versus konventionelle Automatisierungstechnik

ELWIS-Funktionalitäten: Realisierung beim Einsatz konventioneller Technik durch:
Anlagenkomponenten steuern, regeln und verriegeln SPS
I/Q-Demodulation von HF-Signalen spezielle Elektronik
Prozesse visualisieren SPS
Transiente Vorgänge automatisch aufzeichnen Transientenrekorder
Signal-Historien aufzeichnen Data-Logger

Schon ein einzelnes ELWIS-Modul vereinigt alle wesentlichen, zur Automatisierung komplexer Anlagen erforderlichen Funktionalitäten. Für komplexe Anlagen kann die Anzahl der Module entsprechend vervielfacht werden. Zur Automatisierung des Hochfrequenzsystems für PETRA-3 kommen beispielsweise 26 ELWIS-Module zum Einsatz.


Daten und Technik

Ein ELWIS-Modul besteht typischerweise aus bis zu 7 Unterbaugruppen, die über kurze, steckbare Kabelverbindungen miteinander und mit der Anlage verbunden sind. Im Störungsfall können sie ohne Werkzeugeinsatz ausgetauscht werden. Die ELWIS-Module sind in der zu automatisierenden Anlage dezentral installiert und untereinander über Ethernet verbunden. Als Kommunikationssoftware wird TINE eingesetzt. Bei PETRA-3 verfügt jede größere Anlagenkomponente (Klystron, HV-Modulator, Cavity, usw.) über sein eigenes ELWIS-Modul. Aufgrund des dezentralen Aufbaus beschränkt sich die Verkabelung im Wesentlichen auf jeweils 2...5m vom ELWIS-Modul zu den jeweiligen Sensoren und Aktoren der Anlage.


ELWIS-Modul mit 7 Unterbaugruppen

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Aufgaben und Daten der oben dargestellten Unterbaugruppen

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