Klausuraufgaben zur Vorlesung Automatisierung 2 1 ...
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Klausur <strong>Automatisierung</strong> 2 I 7422, IB601, I5414 und I5D31 15.7.2003 Seite 1 von 9<br />
<strong>Klausuraufgaben</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>Automatisierung</strong> 2<br />
Prüfung I 7422, IB601 und I 5D31<br />
Prüfer: Link<br />
Termin: 15.7.2003<br />
Beginn: 14:00 Uhr<br />
Dauer: 90 min<br />
Gesamtpunktezahl maximal 105. Bewertungsgrundlage: Maximum 80 Punkte<br />
1. Prozessmodelle und Basiskonzepte 15 Punkte<br />
1. Bei dem Beispiel-Vorhaben „Andock-Leitsystem“ aus der <strong>Vorlesung</strong> war eine völlig<br />
neue Funktionalität zu erstellen, deren Eigenschaften von vorne herein noch nicht<br />
vollständig definiert werden konnten und die teilweise erst durch Einsatzerfahrung<br />
festgelegt werden konnten. Nach welchem Vorgehensmodell würden Sie ein solches<br />
Vorhaben angehen? Geben Sie hierfür eine Begründung (auch Vor- und Nachteile)<br />
und skizzieren Sie das Modell 7 Punkte<br />
A: Evolutionäres Modell, da dieses charakterisiert ist durch eine stufenweise REntwicklung<br />
auf der Basis von Einsatzerfahrung. Die Vorteile<br />
• In kurzen Zeitabständen lauffähige Produkte<br />
• Frühzeitige Einsatzerfahrung<br />
• Arbeitsschritte überschaubarer Größe<br />
• Abgabe von einsatzfähigen Zwischenergebnissen<br />
Kommen zum Tragen, da im Vorhaben schrittweise Kerneigenschaften erzeugt und damit die<br />
für die weitere Definition des Produktes notwendige Einsatzerfahrung gewonnen werden<br />
kann.<br />
Dem gegenüber stehen aber auch Nachteile:<br />
• Gefahr der kompletten Überarbeitung der Systemarchitektur<br />
• Nullversion nicht flexibel genug für Anpassung an Evolutionspfade<br />
2. Beim Andockleitsystem handelt es sich um eine Echtzeitanwendung mit komplexen<br />
Algorithmen, komplexer Systemumgebung und zeitabhängigem Verhalten. Welche<br />
Methoden (Kombinationen von Basiskonzepten) bzw. welche einzelnen<br />
Basiskonzepte kommen <strong>zur</strong> Modellierung in Frage? 8 Punkte<br />
A: Komplexität Algorithmen Pseudocode<br />
Programmablaufplan<br />
Struktogramm<br />
Entscheidungstabelle<br />
Regeln<br />
Komplexität Systemumgebung, Datenflussdiagramm<br />
zeitabhängiges<br />
Verhalten<br />
Petri-Netz<br />
Zustandsautomat<br />
Aktivitätsdiagramm<br />
Sequenzdiagramm<br />
Kollaborationsdiagramm
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2. Zustandsautomaten 30 Punkte<br />
1. Stellen Sie folgenden Automaten als hierarchischen Automaten dar, indem Sie die<br />
Zustände A und C in einen Oberzustand D zusammenfassen. 5 Punkte<br />
Superstate<br />
Substate<br />
D<br />
A<br />
c<br />
a<br />
b<br />
B<br />
2. Gegeben sei folgender Automat:<br />
A:<br />
C<br />
d<br />
Wenn nach der Initialisierung die Ereignisse in der Folge a, c, b, a eintreten, in<br />
welcher Reihenfolge werden die Zustände A, C, D dann durchlaufen ?<br />
5 Punkte<br />
A: „a“ erstmals: Übergang in Unterzustand „C“<br />
Dann „c“: Übergang in Unterzustand „D“<br />
Dann „b“: Übergang in Zustand „A“<br />
Dann „a“: Übergang in Unterzustand „D“ (letzter Unterzustand von B)
Klausur <strong>Automatisierung</strong> 2 I 7422, IB601, I5414 und I5D31 15.7.2003 Seite 3 von 9<br />
Modellieren Sie ein Software-System für die Roboter-Steuerung für nachfolgend<br />
beschriebene Aufgabe:<br />
Eine Montage-Station wird von einem Transportband mit zwei verschieden großen Bauteile-<br />
Trägern BT groß und BT klein versorgt. Das Band wird in einem festen Takt um ein Fach<br />
weiterbewegt und liefert ein Signal, ob das mittlere Entnahmefach leer ist oder BT groß oder<br />
BT klein enthält. Der Roboter der Montage-Station soll bei Vorhandensein eines Bauteile-<br />
Trägers diesen ergreifen und der entsprechenden Montagezelle MZ groß (kann nur BT groß<br />
bestücken) oder MZ klein (kann nur BT klein bestücken) zuführen. Ist diese jedoch bereits belegt,<br />
soll der Roboter den Bauteile-Träger im entsprechenden Puffer P groß oder P klein ablegen.<br />
Danach kehrt er wieder in die Grundstellung am Entnahmefach <strong>zur</strong>ück. Der Transportvorgang<br />
durch den Roboter dauert weniger als einen Taktzyklus. Die Montagezellen verfügen jeweils<br />
über ein eigenes Abtransportband, das einen fertig bestückten Bauteileträger unmittelbar nach<br />
der Montage abtransportiert, so dass die Montagezelle wieder frei ist.<br />
Die Bauteileträger können in beliebiger Reihenfolge ankommen, ebenso wie leere Fächer.<br />
Wenn ein leeres Fach ankommt, sollen die Montagezellen durch den Roboter aus den Puffern<br />
versorgt werden. Es müssen alle ankommenden Bauteile-Träger vom Band genommen<br />
werden.<br />
Modellieren Sie nun das Software-System der Robotersteuerung als Harel-Automat:<br />
Der Roboter soll in Grundstellung zugriffsbereit am Entnahmefach stehen.<br />
Wird ein BT groß angeliefert,<br />
muss der BT groß vom Band zu MZ groß transportiert werden, wenn diese frei ist,<br />
muss der BT groß vom Band zu P groß transportiert werden, wenn MZ groß belegt<br />
ist.<br />
Wird ein BT klein angeliefert,<br />
muss der BT klein vom Band zu MZ klein transportiert werden, wenn diese frei ist,<br />
muss der BT klein vom Band zu P klein transportiert werden, wenn MZ klein belegt<br />
ist.<br />
Wird ein leeres Fach antransportiert, werden die Puffer abgearbeitet. (Als einen<br />
Zustand behandeln, der durch ein „ready“-Signal bzw. „leere Puffer“ beendet wird)<br />
Das Band liefert die Signale „BT_klein“, „BT_groß“ und „leer“, die Montagezellen<br />
ein „belegt“ Flag und die Puffer ein „leere_puffer“ Flag sowie nach Entnahme ein<br />
„ready“ Signal. 20 Punkte
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3. Petri-Netze 30 Punkte<br />
1. Ergänzen Sie das nachfolgende Petri-Netz um eine Stelle S3 (und zugehörige Kanten),<br />
so dass von den beiden Prozessen immer nur ausschließlich einer laufen kann.<br />
5 Punkte<br />
T1<br />
T3<br />
S1<br />
S2<br />
S3<br />
S4<br />
S5<br />
T2<br />
T4<br />
2. Gegeben sei folgendes S/T-Netz<br />
Geben Sie die vektorielle Darstellung des obigen Petri-Netzes an. 5 Punkte<br />
⎛−1⎞<br />
v ⎜ ⎟<br />
t = ⎜ 1 ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 0 ⎠<br />
⎛ 0 ⎞<br />
v ⎜ ⎟<br />
= ⎜−1⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ 1 ⎠<br />
⎛ 1 ⎞<br />
v ⎜ ⎟<br />
= ⎜ 0 ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝−1⎠<br />
⎛−1<br />
t ⎜<br />
N = ⎜ 1<br />
⎜<br />
⎝ 0<br />
0<br />
−1<br />
1<br />
1 ⎞<br />
⎟<br />
0 ⎟<br />
−1⎟<br />
⎠<br />
⎛1⎞<br />
v ⎜ ⎟<br />
C = ⎜1⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝1⎠<br />
1<br />
t2<br />
t3<br />
m0<br />
v<br />
⎛1⎞<br />
⎜ ⎟<br />
= ⎜0⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝0⎠<br />
3. Modellieren Sie die Dynamik eines gegenüber Aufgabe 2.3 vereinfachten Systems<br />
mithilfe eines Petri-Netzes.
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Es wird hier nur eine Sorte Bauteile-Träger angeliefert und montiert.<br />
20 Punkte<br />
BTT<br />
neues_Fach<br />
_frei<br />
montieren<br />
0<br />
MZ_prüf en<br />
0<br />
BTT_prüfen<br />
0<br />
MZ_belegt<br />
Puffer_füllen<br />
0<br />
kein_BTT<br />
Puffer<br />
BTT_montiert<br />
Puffer_abarbeiten<br />
0<br />
abtransportieren<br />
0<br />
Band
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0<br />
4. SA/RT 30 Punkte<br />
1. Was versteht man unter „data balancing“ und mit welchen Mitteln wird<br />
Datenintegrität hergestellt bzw. womit lässt sie sich überprüfen? 5 Punkte<br />
A: Data Dictionary Einträge und Datenintegrität (balancing)<br />
Verfeinerung Prozesse Verfeinerung Datenflüsse<br />
Welche Datenflüsse zwischen zwei Diagrammen gehören wie zusammen ?<br />
Zusammenhang über Data Dictionary Einträge Forderungen:<br />
1. Jeder Datenflusspfeil hat einen Datenflussnamen (mögl. Ausnahme gesamter<br />
Speicher).<br />
2. Jeder Datenflussname ist im Data Dictionary definiert.<br />
3. Jeder Speicher hat einen Namen.<br />
4. Jeder Speichername ist im Data Dictionary definiert.<br />
5. Alle Datenflüsse eines untergeordneten DFD müssen im übergeordneten DFD<br />
entweder unter gleichem Namen erscheinen oder Teilkomponente eines Datenflusses<br />
sein. Die Teilkomponenten-Eigenschaft muss im DD beschrieben sein.<br />
Eigenschaft erfüllt: Ausbalanciertes Datenmodell (balancing), Datenintegrität<br />
3.1<br />
2. Was bedeuten die auf einen Kontrollbalken eines FD zeigenden Kontrollflüsse und wo<br />
müssen diese Kontrollflüsse noch erscheinen erscheinen? 5 Punkte<br />
A: Sie zeigen Ereignisse an, welche den Ablauf der 3.3 Prozesse des zugehörigen FD steuern. Sie<br />
müssen im RD definiert sein und in einer CSpec vorkommen, in der angegeben ist, wie sie die<br />
Prozesse steuern.<br />
3. Modellieren Sie ein Softwaresystem für eine Hausalarmanlage, wobei das<br />
Kontextdiagramm gegeben ist (siehe Zeichnung).<br />
Erstellen Sie hierfür die FD0 und CSpec0 aufgrund folgender Anforderungen:<br />
Das System kann durch das Steuerkommando „Einschalten“ bzw. „Ausschalten“<br />
aktiviert bzw. deaktiviert werden.<br />
Ist das System aktiviert, soll das Ansprechen eines PIR-Bewegungsmelders das<br />
System in Voralarm versetzen, wobei als Präventivmaßnahmen die Glasbruch- und der<br />
Haustürunterbrechungsmelder aktiviert werden sowie (falls kein Bewohner im Haus<br />
ist) die Rolläden verschlossen und die Haustür verriegelt werden. Spricht dann ein<br />
Glasbruch-oder der Türunterbrechungsmelder an, löst dies den Alarm aus, wobei die<br />
Alarmsirene und die Scheinwerfer eingeschaltet werden. Der Alarm kann nur durch<br />
ein Steuerkommando „Alarm aus“ abgebrochen werden, woraufhin das System
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weiterhin aktiv sein soll.<br />
Der Voralarm kann durch ein Steuerkommando „Voralarm aus“ abgebrochen werden,<br />
woraufhin das System weiterhin aktiv sein soll.<br />
Spricht direkt ein Glasbruch-oder der Türunterbrechungsmelder an, während das<br />
System aktiv ist, löst dies direkt den Alarm aus. 20 Punkte
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