Response Time Analysis for Networked Automation Systems

Netzbasierte Automatisierungssysteme (NAS) sind das Ergebnis der zunehmenden Dezentralisierung von Automatisierungssystemen mittels neuerer Netzwerkstrukturen. Eine ganze Fülle von Einflussfaktoren führt jedoch zu einem Spektrum von nicht-deterministischen Verzögerungen, die direkten Einfluss auf Qualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Automatisierungsanlagen haben. Eine genaue Analyse dieser Einflussfaktoren ist somit nicht nur Voraussetzung für den verantwortungsbewussten Einsatz dieser Technologie sondern ermöglicht es auch, bereits im Vorfeld von Umstrukturierungen oder Erweiterungen Fragen der Verlässlichkeit zu klären. In diesem Beitrag wird gezeigt, welchen Einfluss einzelne Komponenten sowie netzbedingte Verhaltensmodi wie Synchronisation und die gemeinsame Nutzung von Ressourcen auf die Antwortzeiten des Gesamtsystems haben. Zur Analyse wird die wahrscheinlichkeitsbasierte Modellverifikation (PMC) verwendet. Umfangreiche Messungen wurden zur Validierung der Ergebnisse durchgeführt.Networked Automation Systems (NAS) result from the increasing decentralization of automation systems using new network structures. However, a bounteousness of influencing factors leads to a spectrum of non-deterministic delays which directly influence quality, safety and dependability of automated plants. Therefore, a detailed analysis of those influencing factors not only is prerequisite for a responsible application of this technology but also enables to check dependability related questions prior to restructuring, reengineering or expansion. This article details how single components as well as network induced behaviors like synchronization and the shared use of components influence the response times of the overall system. The analysis uses Probabilistic Model Checking (PMC). Measurements are presented to validate the results