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06/26/22 Seite 1 Analyse von Ablaufdiagrammen

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Analyse von AblaufdiagrammenAnalyse von Ablaufdiagrammen

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Ziele:Ziele:

Sie können ein Ablaufdiagramm in einer Tabellenform darstellen

Sie können die Lebendigkeit eines Graphen erklären

Sie können die Ursache der Fehlermeldung ‚Ihr Graph ist überdeckbar‘ erklären und das Ablaufdiagramm korrigieren.

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Analyse von AblaufdiagrammenAnalyse von Ablaufdiagrammen

Formalisierung in Tabelle Komponenten Konflikte Lebendigkeit Dead-Lock Sicherheit und Ueberdeckbarkeit

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Beispiel: Alarmierung mit SelbsthaltungBeispiel: Alarmierung mit Selbsthaltung

B k o m m tkein A larmA k o m m tNiveau O K

Niveaugrenzwert erreicht

N iv e a h o c h A la rm

Niveau gut

qu ittie rt

N iv e a u h o c hq u it t ie r t

S1 S4

S2 S5

S3

T1

T2

T3

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FormalisierungFormalisierung

Schritte numerieren Transitionen numerieren Tabelle erstellen mit Schritte als Zeilen und

Transitionen als Spalten

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Tabelle ausfüllenTabelle ausfüllen

Für jede Transition angeben, um wieviel sich die Anzahl Markierungen in den Schritten ändert, wenn Transition schaltet. Zahl in der entsprechenden Zeile eintragen.

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B k o m m tkein A larmA k o m m tNiveau O K

Niveaugrenzwert erreicht

N iv e a h o c h A la rm

Niveau gut

qu ittie rt

N iv e a u h o c hq u it t ie r t

S1 S4

S2 S5

S3

T1

T2

T3

Schritt\Transition T1 T2 T3

S1 -1 0 1

S2 1 -1 0

S3 0 1 -1

S4 -1 1 0

S5 1 -1 0

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KomponentenKomponenten

Wieviele Marken in einem Ablaufdiagramm? Können Ablaufdiagramme aufgeteilt werden? Was ist der Zustand eines Ablaufdiagramms?

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Zustand eines Ablaufdiagramms:Zustand eines Ablaufdiagramms:

Muster der Markierungen

B k o m m tkein A larmA k o m m tNiveau O K

Niveaugrenzwert erreicht

N iv e a h o c h A la rm

Niveau gut

qu ittie rt

N iv e a u h o c hq u it t ie r t

S1 S4

S2 S5

S3

T1

T2

T3

B k o m m tkein A larmA k o m m tNiveau O K

Niveaugrenzwert erreicht

N iv e a h o c h A la rm

Niveau gut

qu ittie rt

N iv e a u h o c hq u it t ie r t

S1 S4

S2 S5

S3

T1

T2

T3

Zustandsbezeichnung? Zustandsbezeichnung?

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Ein Ablaufdiagramm mit immer nur einer Markierung

ist ein Zustandsautomat

Ein Ablaufdiagramm mit immer nur einer Markierung

ist ein Zustandsautomat

Einzige Markierung gibt den Zustand des Systems an

Zustandsnamen = Schrittnamen

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Aufteilung eines Ablaufdiagramms in Komponenten (Zustandsautomaten)

Aufteilung eines Ablaufdiagramms in Komponenten (Zustandsautomaten)

B k o m m tkein A larmA k o m m tNiveau O K

Niveaugrenzwert erreicht

N iv e a h o c h A la rm

Niveau gut

qu ittiert

N iv e a u h o c hq u it t ie r t

S1 S4

S2 S5

S3

T1

T2

T3

A k o m m tNiveau O K

Niveaugrenzwert erreicht

N iv e a h o c h

Niveau gut

qu ittie rt

N iv e a u h o c hq u it t ie r t

B k o m m tkein A larm

Niveaugrenzwert erreicht

A la rm

quittie rt

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Eigenschaften von Komponenten:Eigenschaften von Komponenten:

1. Komponente

Schritt\ Transition T1 T2 T3

S1 -1 0 1

S2 1 -1 0

S3 0 1 -1

Summe 0 0 0

2. Komponente

Schritt\ Transition T1 T3 T4

S4 -1 1 0

S5 1 -1 0

Summe 0 0 0

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Wieso Aufteilung in Komponenten

Wieso Aufteilung in Komponenten

Erstellung von Objekten/Modulen Oft in anderen Einheiten realisiert:

Steuerung (Verriegelung) Leitgerät (Alarmierung)

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RückwärtskonfliktRückwärtskonflikt

Roboter fre i Roboter fre iRoboter fre i

start A

A la d e n

start B

B la d e n

A kommt B kommt

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BeispielBeispiel

Roboter fre i

start A

A la d e n

start B

B la d e n

A fertig B fertig

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Lösung des KonfliktsLösung des Konflikts

Roboter fre i

start A

A la d e n

start B

B la d e n

A fertig B fertig

A B

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VorwärtskonfliktVorwärtskonflikt

S c h r it t A S c h r it t B

T1 T2

S c h r it t C

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LebendigkeitLebendigkeit

Eine beliebige, sinnvolle Anfangsmarkierung kann nach Schalten aller Transitionen (mindestens 1 mal) wieder erreicht werden.

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BeispielBeispielA k o m m tAus

Start

In it

fertig

S c h r it t A

Betrieb

S c h r it t B

restart ende

R e in ig e n

lebend ig

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Dead-Lock:

Ablauf bleibt stehen und kann nicht mehr weiter gehen

Dead-Lock:

Ablauf bleibt stehen und kann nicht mehr weiter gehen

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Beispiel:Beispiel:A k o m m tAus

Start

b e re it

fertig

L a d e n A

start Laden A

h o le n B

A k o m m tAus

Start

b e re it

B e a rb e it e n A

fertig

M e sse n

gut sch lecht

b e re it

B b e re it

geholt

fertig

L a d e n B

W a r te n B e a rb e it e n B

fertig

A u sw e rfe n

leer

fre i

A u sw e rfe n

fre i

start laden

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Beschränktheit und Sicherheit

Beschränktheit und Sicherheit

Beschränkt:maximale Anzahl Markierungen pro Schritt ist beschränkt

Sicher: maximale Anzahl Markierungen pro Schritt ist gleich 1

Wieso wesentlich?

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UeberdeckbarkeitUeberdeckbarkeit

Ueberdeckt

A k o m m tAus

ein

b e re it

start & ke ine S törung

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig Störung

w a r te n

restart

A k o m m tAus

ein

b e re it

start & ke ine S törung

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig Störung

w a r te n

restart

Weil: Markierungen verschieden Jeder markierte Schritt rechts ist auch links markiert

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Korrektur:Korrektur:

A k o m m tAus

ein

b e re it

start & ke ine S törung

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig Störung

w a r te n

restart

S tö ru n g

keine S törung

A k o m m tAus

ein

b e re it

start & ke ine S törung

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig Störung

w a r te n

restart

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Ueberdeckbarkeit und Sicherheit

Ueberdeckbarkeit und Sicherheit

Ein Ablaufdiagramm ist sicher, wenn es ausgehend von einer sinnvollen Startmarkierung keine sich überdeckenden Markierungen gibt

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Untersuchung im ErreichbarkeitsgraphenUntersuchung im Erreichbarkeitsgraphen

A k o m m tAus

ein

b e re it

start

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig

w a r te n

restart

w a r te n

T erre icht

A k o m m tAus

ein

b e re it

start

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig

w a r te n

restart

w a r te n

T erre icht

A k o m m tAus

ein

b e re it

start

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig

w a r te n

restart

w a r te n

T erre icht

A k o m m tAus

ein

b e re it

start

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig

w a r te n

restart

w a r te n

T erre icht

A k o m m tAus

ein

b e re it

start

T e m p . re g e ln E in fü lle n

fertig

w a r te n

restart

w a r te n

T erre icht

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Andere AblaufdarstellungenAndere Ablaufdarstellungen

Petri-Netz Zustandsautomat

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Petri-NetzPetri-Netz

PP2 P1

Pb

Pb

Pa

Pa

T

0

T

0

T

2

T

2

T

0

T

2

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Mealy-AutomatMealy-Automat

z1Motor AUS

z3

MotorEIN

z4Motor Störung

B3/T2

B1 /T2

B4/T0

B1 /T1

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Moore-AutomatMoore-Automatz1

M otor A us / T0

z3

M otor E IN /T1

z4M otor S törung/T2

B3

B1

B4

B1

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Flow-ChartFlow-Chart

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Flowchart-ProgrammierungFlowchart-

Programmierung

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Das beste Engineeringtool?Das beste Engineeringtool?

Assembler C C++ IEC61131-3 Flowchart Labview

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Kriterien:Kriterien:

Intuitiv selbstdokumentierend effizient zu programmieren effizient zu warten effizient in der Ausführung

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Lösung von Steeplechase: Flowchart

Lösung von Steeplechase: Flowchart

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Flowchart-Elemente: Verzweigung

Flowchart-Elemente: Verzweigung

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Flowchart-Elemente: kontinuierliche Durchführung einer

Aktion

Flowchart-Elemente: kontinuierliche Durchführung einer

Aktion

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Flowchart-Elemente: parallele Aktionen:

Flowchart-Elemente: parallele Aktionen:

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Flowchart-Elemente: spezielle Aktionen

Flowchart-Elemente: spezielle Aktionen

Diagnostische Verzweigungen spezielle Funktionen mit Input/Output an

der Stelle des Aufrufs

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VergleichVergleichDiagramm Stärken Schwächen

Ablaufsprache parallele Abläufe

Schaltbedingungen explizit dargestellt

Simulation von sehr komplexen Prozessen

Arbeiten mit Qualifiers etwas mühsam

Petri-Netz parallele Abläufe

Schaltbedingungen explizit dargestellt

Geeignet für viele verschiedensteProblemstellungen

Synchronisationen nicht offensichtlich

Aktionen in Transitionen und Stellen unterschiedliche Darstellungen des gleichen Pro-blems

Ueberspringen von Aktionen nicht definiert: kom-plexere Fehlerbehandlung

Mealy- undMoore Auto-mat

Ereignisorientierte Automaten ohneparallel Abläufe

Schaltbedingungen explizit dargestellt

Synchronisation zwischen verschiedenen Abläufenist mühsam

Flussdia-gramm

einfach Darstellung von sequentiellenAbläufen

oft nur implizite Transitionen

nur binäre Verzweigungen möglich

entspricht nicht dem Zustandsdenken der Steue-rungstechnik

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AnwendungAnwendung

Informatik: verteilte Systeme Kommunikationstechnik