Entwicklung und Betrieb von Steuerungen mit einer Software (Stand 2-414) Mädchen für alles - wirautomatisierer

Entwicklung und Betrieb von Steuerungen mit einer Software (Stand 2-414)

Mädchen für alles

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Der Anwendernutzen einer Software, mit der Automatisierungslösungen sowohl geplant, erstellt, getestet und implementiert als auch der laufende Prozess gesteuert und Produktivitätsanalysen durchgeführt werden können, ist offensichtlich. Entscheidend ist auch, dass die entwickelten Programme auf den wichtigsten Hardware-Plattformen direkt lauffähig sind. Abgerundet wird das System durch ein Programm, mit der sich die zugehörige Visualisierung einfach erstellen lässt.

Jochen Weiland, Geschäftsführer der Intelligent Instrumentation GmbH in Leinfelden-Echterdingen

Die Version 7 der Automatisierungssoftware Studio von Entivity (Vertrieb in Deutschland: Intelligent Instrumentation) enthält alle Werkzeuge, die für Planung, Entwicklung und Betrieb moderner Steuerungen erforderlich sind. Mit nur einem Programmpaket, einheitlicher Benutzerführung und einer gemeinsamen Datenbank für Variablen (Tags) lassen sich selbst komplexe Anwendungen in kurzer Zeit erstellen. Als offenes Automatisierungssystem unterstützt Studio eine Vielzahl von Hardwaresystemen wie Profibus, Devicenet, Opto22, Schneider Electric, GE Fanuc etc. Die erstellten Programme sind direkt auf einem (Industrie-) PC mit entsprechenden Schnittstellenkarten lauffähig. Alternativ können die Applikationen aber auch direkt in Windows CE basierte Automatisierungssysteme wie EDAS CE oder WinPLC geladen werden (Bild 1).
Über mehrere Schnixttstellen können die Steuerungsanwendungen mit anderen Applikationen kommunizieren, dabei werden Standards wie DDE, OPC, SQL, OCX oder die Peer-to-Peer-Kommunikation über Netzwerke unterstützt. Die Projektverwaltung der Software integriert dabei neben der Steuerung und Visualisierung auch beliebige weitere Dokumentation. Ganz gleich ob Zeichnungen, Pflichtenhefte, Datenblätter oder Betriebsanleitungen: Alle zu einem Projekt gehörenden Dokumente werden zusammengefasst und stehen so immer zur Verfügung. Auch der Quellcode der Steuerungsprogramme kann –passwortgeschützt– im Zielsystem abgelegt werden. Damit hat zum Beispiel ein Servicetechniker vor Ort auf den aktuellen Programmstand Zugriff.
Für die Programmierung sowie die Erstellung der Visualisierung verwendet Studio das Programm Microsoft Visio aus der Office-Familie. Dem Entwickler steht somit eine vertraute Umgebung zur Verfügung. Visio wird dabei um spezielle Funktionen für die Automatisierung erweitert. Es stehen eine Vielzahl animierbarer Grafiksymbole wie Förderbänder, Rohrleitungen oder Tanks zur Verfügung (Bild 2). Alle Softwarekomponenten greifen dabei auf eine gemeinsame Variablen-Datenbank zu. Eine Änderung in der Steuerung wirkt sich damit umgehend auch in der Visualisierung aus. Eine mehrfache Pflege der Variablen in unterschiedlichen Applikationen entfällt dadurch.
Visualisierung in vertrauter Umgebung
Bei der Planung einer Steuerung wird in der Regel zunächst ein Flussdiagramm erstellt, das die einzelnen Abläufe beschreibt. Die Programmierung der Steuerung erfolgt in Visio ebenfalls in Flussdiagrammen, so dass die Abläufe aus der Planung direkt übernommen werden können (Bild 3). Auch die Dokumentation ist in einem Flussdiagramm sehr viel einfacher als zum Beispiel in einer Anweisungsliste. Bei einer späteren Erweiterung oder Änderung der Software kann man sich so viel leichter einen Überblick über die Programmstruktur verschaffen. Im Flussdiagramm stehen die in der Programmierung geläufigen Konstrukte wie Verzweigungen und Schleifen zur Verfügung.
Für die speziellen Aufgaben in der Steuerungstechnik sind eine Vielzahl spezialisierter Funktionsblöcke vorhanden. Ein PID-Block ermöglicht beispielsweise, Prozesse mit einer Vielzahl möglicher Einstellungen komfortabel zu regeln. Der SQL-Block dient dem direkten Zugriff auf Datenbanken. Dort lassen sich Rezepturen und Grenzwerte direkt abrufen und Prozessparameter abspeichern.
Ein- und Ausgabe von Daten über serielle Schnittstellen
Ein weiterer Funktionsblock dient der Ein- und Ausgabe von Daten über serielle Schnittstellen. Wer einmal ein Steuerungsprogramm für eine SPS erstellt hat, weiß, wie kompliziert die Anbindung externer Geräte über einen RS232-Port sein kann. In Studio dagegen können die von den Schnittstellen empfangenen und gesendeten Daten Variablen direkt zugeordnet werden. Schon während der Programmerstellung werden die Daten wie in einem Protokollanalysator direkt dargestellt und es kann in die Kommunikation eingegriffen werden. Der Entwicklungsaufwand wird dadurch deutlich reduziert.
Weitere Funktionsblöcke regeln den Datenaustausch mit anderen Anwendungen –auch über das Netzwerk– mit Hilfe von DDE und OPC. Entivity Studio kann dabei sowohl als Client als auch als Server eingesetzt werden. Daten lassen sich damit von anderen Programmen empfangen und Studio kann Variablen anderen Applikationen zur Verfügung stellen.
Ein besonderer Vorteil des Entwicklungssystems ist die Unterstützung einer Vielzahl von Hardware-systemen als Zielplattform. Im Steuerungs- und Visualisierungsprogramm wird auf eine gemeinsame Datenbank mit Variablen zugegriffen. Im Connectivity-Center werden die Variablen dann auf die physikalisch vorhandene Hardware abgebildet. Dadurch ist es möglich, eine einmal erstellte Steuerungssoftware mit unterschiedlichen Hardware-Plattformen zu betreiben. So kann ein Programm einmal auf einem PC ausgeführt werden und über eine Buskarte auf Feldbus-Geräte zugreifen. Das gleiche Programm lässt sich dann ohne Änderungen zum Beispiel in ein Windows CE basiertes Automatisierungssystem wie dem EDAS CE laden und greift dort auf die lokalen Ein/Ausgabe-Module zu. Dazu muss lediglich die Zuordnung der Kanäle im Connectivity-Center angepasst werden, das eigentliche Steuerungsprogramm bleibt unverändert (Bild 4). Systemhäuser haben dadurch die Möglichkeit, einmal erstellte und erprobte Softwaremodule je nach Kundenanforderungen auf unterschiedlichen Zielsystemen zu implementieren. Für die Fehlersuche in der Steuerungssoftware steht ein Debugger zur Verfügung, der den Ablauf des Programms zusammen mit allen Variablen grafisch darstellt. Durch das Setzen von Breakpoints lassen sich Fehler schnell eingrenzen.
Visualisierung der Prozesse
Nach der Entwicklung des Steuerungsteils kann Entivity Studio auch direkt für die Visualisierung der Prozesse eingesetzt werden. Die mitgelieferte Bibliothek enthält eine Vielzahl grafischer Elemente, die sich bezüglich Größe, Position, Farbe oder Drehwinkel animieren lassen. Die Kommunikation mit dem Bediener erfolgt über Tastatur, Maus und Touchscreen. Dabei lassen sich auch umfangreiche Operation wie eine Rezeptverwaltung umsetzen.
Studio 7 dient jedoch nicht nur zur Entwicklung einer Automatisierungsanwendung. Im laufenden Betrieb werden Daten gesammelt und ausgewertet. Über verschiedene Auswertungen lässt sich der Prozess im Betrieb kontinuierlich überwachen und optimieren. So werden Daten beispielsweise über Auslastung sowie Stillstandszeiten und –gründe gesammelt, ausgewertet und in übersichtlichen Berichten dargestellt.
Die Software wurde bereits in zahlreichen Projekten in der Automatisierung eingesetzt. So stehen eine Vielzahl von Beispielanwendungen und Applikationsschriften zur Verfügung, wie über die Einbindung von Studio-Anwendungen in Visual-Basic-Applikationen mit Hilfe von OCX Controls. Durch die Unterstützung einer Vielzahl von Hardwareplattformen sind die Projekte gut skalierbar und oftmals wesentlich kostengünstiger als proprietäre Lösungen.
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