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<H1>www.aud24.net : M. Hanefeld, S Thomas::"Visual Basic für Prozessvisualisierungen"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>11.12.2000</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Modulare Lösung ermöglicht kostengünstige und schnelle Anpassung an die Kundenwünsche </TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Während mit Standardvisualisierungstools individuelle Endkundenanpassungen nur sehr begrenzt durchgeführt werden können, lässt ein auf Visual Basic aufbauendes Konzept alle Möglichkeiten offen. Gerade im Serienmaschinenbau unterstützen offene, flexible und modulare Werkzeuge den Applikationsentwickler bei der Realisierung von kostengünstigen und schnellen Visualisierungen.<BR><BR>Einleitung<BR><BR>Die Wünsche der Maschinenbauer an eine Prozessvisualisierung sind so vielfältig wie die Maschinen selbst. Denn die - meist historisch gewachsene - Bedienphilosophie der einzelnen Hersteller ist sehr unterschiedlich. Während der eine Anbieter damit zufrieden ist, wenn der Bediener zum Erreichen eines Feldes eine Ziffer eingeben muss, will der andere mit Cursor dieses Feld direkt anfahren lassen. Bei einem anderen muss erst eine ganze Reihe von Seiten durchgeklickt werden, bis der gewünschte Bildschirminhalt erscheint. Für den Steuerungs- und Visualisierungssystemlieferanten bedeutet dies, dass er sich bei jedem Kunden auf neue Anforderungen einstellen muss. Setzt er bei seinen Lösungen Standardvisualisierungstools sein, sind der Anpassbarkeit und Flexibilität allerdings meist recht enge Grenzen gesetzt. Um bestimmte Anforderungen seiner Kunden erfüllen zu können, muss er oft sogar nach Wegen zur Umgehung der in dem Visualisierungstool vorhandenen Restriktionen suchen. Dies ist zeitaufwändig, führt nicht immer zum gewünschten Ergebnis und muss häufig mit einem Performanceverlust und langen Bildaufbauzeiten bezahlt werden. Dazu kommt, dass die auf dem Markt erhältlichen Prozessvisualierungswerkzeuge nicht gerade kostengünstig sind. Während bei einer größeren Anlage die Ausgaben für die Visualisierungsentwicklung und die notwendigen Lizenzen nicht so sehr ins Gewicht fallen, machen sie sich im Serienmaschinenbau deutlich bemerkbar.<BR><BR>Hauptteil<BR><BR>Alternative zu unflexiblen Standardvisualisierungstools<BR>Deshalb suchen immer mehr Maschinenbauer und Steuerungshersteller nach einer Alternative zu den unflexiblen und teuren Standardvisualisierungstools. Diese kann zum Beispiel in Visual Basic von Microsoft bestehen, das sich in den letzten Jahren neben C und C++ als wichtigste Windows-Programmiersprache etabliert hat und ein leistungsstarkes und zugleich einfach zu bedienendes Entwicklungssystem hat. Selbst Programmiereinsteiger sind damit in kürzester Zeit im Stande, komplexe Oberflächen mit Menüs, Dialogboxen, Schaltflächen etc. zu erstellen. Mit Visual Basic entwickelte Applikationen unterscheiden sich in ihrem Äußeren durch nichts von professionellen Windows-Standardprogrammen. Ein weiter Vorteil: Visual Basic ist ein offenes Programmiersystem, dessen Funktionalität sich durch eine Reihe zusätzlicher komfortabler Tools baukastenartig erweitern lässt.<BR>Mit OLE for Process Control (OPC) - einem Standard, der ursprünglich aus dem Bereich der Bürokommunikation stammt und auf die Automatisierungstechnik angepasst wurde - ist ein standardisierter Datenaustausch zwischen heterogenen Automatisierungsgeräten und verschiedensten PC-Anwendungen (z.B. Visual Basic, Excel, Access) OLE for Process Control (OPC) möglich. Getragen wird OPC von Microsoft und der OPC-Foundation, die die technischen Spezifikationen entwickelt hat und mittlerweile über 140 Mitglieder zählt. OPC basiert auf Microsofts OLE- (Object Linking and Embedding) und COM/DCOM-Technologie (Component Object Model/Distributed COM). Der Datenaustausch erfolgt dabei über frei definierbare „OPCItems", die auf Prozessgrößen abgebildet werden. Diese Items können nach logischen und dynamischen Gesichtspunkten in so genannten „OPCGroups" zusammengefasst werden. OPCItems und OPCGroups laufen innerhalb einer einzigen Software-Komponente - dem OPC-Server. Die verschiedenen OPC-Clients greifen dann auf Funktionalität und Daten solcher OPC-Server zu. <BR><BR>Mit OPC rückt der Traum von der wiederverwendbaren Software ein gutes Stück näher. Ein weiterer Vorteil des OPC-Servers liegt darin, dass er von mehreren Clients gleichzeitig genutzt werden kann. Diese Möglichkeit trägt zur weiteren Modularisierung von Anwendungssystemen bei, denn üblicherweise lassen sich bestimmte Aufgaben innerhalb eines solchen Systems, wie etwa Prozesssteuerung, Visualisierung, Datenarchivierung, Fernabfrage usw., völlig unabhängig voneinander realisieren. All diese Module können nun als eigenständige Clients um einen gemeinsamen OPC-Server herum gruppiert werden. Dabei müssen Client und Server nicht auf dem gleichen Rechner laufen, sondern ein Client kann über Modem- oder Netzwerkverbindungen auch einen um den halben Erdball entfernt aufgestellten Server nutzen. Bisher war es meist den großen Visualisierungssystemen mit entsprechender Treibervielzahl vorbehalten, auf verschiedenste Prozessperipherie zugreifen zu können. Heute kann dank OPC jede Anwendung, die COM-Schnittstellen unterstützt, auf die gleiche Weise mit der Prozessebene verbunden werden. <BR><BR>M-Visualisierung mit OPC-Server<BR>Mit der M-Visualisierung, die auf die Multimediasteuerung M1 von Bachmann Electronic optimiert wurde und sich mit dieser ideal ergänzt, lassen sich sämtliche Prozessdaten einer Maschine darstellen und verändern, überwachen, protokollieren, ausdrucken, verwalten und vernetzen. Im OPC-Server (mOpcS) ist bereits ein Treiber für die Ankoppelung an eine oder mehrere M1-Steuerungen enthalten. Er ermöglicht das Lesen und Schreiben von Prozesswerten über die genormte Schnittstelle Data Access Standard V1.0A der OPC-Foundation oder die OPC-Erweiterung CALL-R V1.1 der Open Control Group. Mittels DCOM können Clients von verschiedenen Rechnern aus über ein Ethernet auf den Server zugreifen, der auf einem PC installiert wird und unter Windows NT oder Windows 95 läuft.<BR><BR>Prozessvariablen-Verwaltung ist das Herzstück<BR>Das Herzstück der gesamten M-Visualisierung stellt die Prozessvariablen-Verwaltung dar. Sämtliche Prozessvariable (Items) können in den Property-Pages der Entwicklungsumgebung (AddOn) angelegt werden. In die Eingabefelder müssen dabei zum Beispiel Name, M1-Name, Datentyp, Größe, Standardwert, Minimum- und Maximumwert, Zugriffsart oder eine Beschreibung eingegeben werden. Der mOpc-Client ist ein universell einsetzbarer OPC-Client für die Ankopplung an den mOpcS. Er stellt die Verbindung zwischen Visual Basic und der M1-Steuerung her und ist als Sammlung von ActiveX-Steuerelementen bzw. als Entwicklungsumgebungserweiterung (AddIn) von Visual Basic ausgeführt. Der Client kann dabei sowohl über den Server als auch über die GBCC-DLL (Dynamic Link Library) an die Steuerung angekoppelt werden. Diese letzte Möglichkeit ist immer dann zu empfehlen, wenn sehr schnell Daten zwischen Steuerung und Visualisierung übertragen werden müssen. Denn damit lassen sich rund 2000 Werte in 20 Millisekunden hin und her übermitteln. Beide Betriebsarten sind kompatibel zueinander und können beliebig kombiniert oder im Nachhinein verändert werden. Mit einem Zusatztool auf der Steuerung lassen sich im Interrupt Mode sogar Istwertaufnahmeraten von unter 100 Mikrosekunden erreichen. <BR><BR>„Virtuelle Maschine“ unterstützt Arbeitsvorbereitung<BR>Zu den Features des mOpc-Client gehören: Automatisches Update von Steuerelementen bei Wertänderungen, Zugriff von Visual Basic-Programmcode auf die Prozessvariablen, die Benachrichtigung bei einer Wertänderung von Prozessvariablen, die Gruppenbildung von Prozessvariablen zur Performanceverbesserung, die Variablensicherung, Skalierung und Berechtigungsvergabe von Prozessvariablen und die Formatierung für die Bildschirmausgabe. Die Auffrischzeit liegt bei ca. 50 Millisekunden. Ein besonderes Highlight des mOpc-Client ist die „Virtuelle Maschine“. Damit ist es möglich, die Arbeitsvorbereitung von einem speziellen Arbeitsvorbereitungs-PC aus zu erledigen. Die Erzeugung von neuen Datensätzen oder Rezepten für nachfolgende Aufträge während der laufenden Produktion ist damit ebenfalls kein Problem. Mit dem „Meister-PC“ - einer weiteren Funktionalität - ist es möglich, sich von einem Visualisierungs-PC aus auf unterschiedliche Steuerungen zu verbinden, ohne dass die laufende Visualisierung beendet werden muss. Diese Funktionalität kann beispielsweise zur Überwachung mehrerer Maschinen oder zur Erstellung von Datensätzen auf dem Visualisierungs-PC verwendet werden. <BR>Weitere Module der M-Visualisierung sind mAVData (Arbeitsvorbereitung), mUnits (Einheitenumschaltung-AddOn), mScope (Scope-AddOn), mDiag (Diagramm-AddOn), mSPC (Statistische Prozesskontrolle-AddOn), mQT (Qualitätstabelle-AddOn), mDataSet (Datensatzhandling-AddOn), mDBProt (Protokoll-AddOn), Kurven-Grafik und mLanguage (Sprachumschaltungs-AddOn). Mit mLanguage lässt sich im laufenden Betrieb die Sprache ins Chinesische, Japanische oder Koreanische wechseln, da diese Sprachen in Visual Basic standardmäßig nicht vorhanden sind. Dabei werden nicht nur die Bild-, Alarm-, Protokoll- oder Hilfetexte auf dem Visualisierungsbildschirm mit den asiatischen Schriftzeichen dargestellt, sondern auch der Ausdruck von Qualitätskontrollberichten o. Ä. ist in der gewünschten Landessprache möglich. <BR>Das Modul „Kurvengrafik“ erlaubt die Darstellung von Ist- und Sollwerten sowie Trenddiagrammen mit 2000 Punkten durch spezielle ActiveX-Controls. Auch diese Funktion ist in Visual Basic bisher ungenügend gelöst. Zusammen mit den AddOns und AddIns von Bachmann Electronic ist das Microsoft-Programmiersystem jedoch ein Werkzeug-Kasten zur Erstellung von Prozessvisualisierungen, der optimal auf die Bedürfnisse des Maschinenbaus abgestimmt ist und kaum einen Anwenderwunsch offenlässt. Selbst Multimediaanwendungen, die Einbindung von Video oder von E-Mail-Funktionen sind damit ein Kinderspiel. Sollte doch einmal ein Modul für ganz besondere Anwendungen fehlen, kann es sehr schnell zusätzlich programmiert werden. In einem halben Jahr - so die praktische Erfahrung - lässt sich damit bei einer neuen Maschine das komplette Visualisierungssystem realisieren. Und das zu einem Preis, der bei einem Zehntel der auf dem Markt erhältlichen Standardvisualisierungstools liegt. <BR><BR>Zusammenfassung<BR><BR>Modulare Lösung ist Standard-Paketen klar überlegen<BR>Als Fazit bleibt festzustellen, dass die vorgestellte Lösung hinsichtlich Offenheit und Flexibilität einem vergleichbaren Standard-Paket klar überlegen ist. Und dies bei einem Entwicklungsaufwand, der sich dank Komponenten-Technologie drastisch verringert hat. Doch nicht nur bei der Applikationsentwicklung, sondern auch im Hinblick auf Investitionsschutz und Wartung haben komponentenbasierte Lösungen die Nase vorn. In sich gekapselte eigenständige Software-Komponenten auf Basis der DCOM-Technologie bieten Modularität und einheitliche Schnittstellen. Änderungen und Erweiterungen sind dadurch einfacher und günstiger realisierbar. Ein klares Plus für den Anwender, der dadurch mehr Wirtschaftlichkeit und Flexibilität über den gesamten Lebenszyklus seiner Software erwarten darf. <BR></TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P>
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