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<H1>www.aud24.net : P. Tanneberg: "Alternativen in der Prozessvisualisierung"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>09.07.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>OPC-fähiges DOS-System für kostensensitive Anwendungen</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Die Beantwortung der Frage, welches Betriebssystem sich am besten für den Aufbau von Embedded-Systemen in der Automatisierungstechnik eignet, steht in engem Zusammenhang mit der Untersuchung der verfügbaren Ressourcen insbesondere des verwendeten Prozessors des Zielgeräts. Nicht immer sind mächtige Betriebssysteme wie Windows CE dafür geeignet in preissensitiven oder ‚kompakten‘ Anwendungen Visualisierungsaufgaben zu übernehmen. Eine auf DOS basierende Lösung kann hier die Alternative darstellen.<BR><BR>Aktuelle Betriebssysteme, stellen häufig hohe Ansprüche an Prozessorleistung und Peripherie und unterstützen daher gleichzeitig ‚kleinere‘ Prozessoren nicht mehr, wie sie aber in der Embedded-Welt z.B. aufgrund der moderaten Preise gerne und oft eingesetzt werden. Für diese Anwendungsbereiche bietet Inosoft eine leistungsfähige und kostengünstige Lösung sowohl für eine Vielzahl von etablierten DOS-basierten Zielsystemen, auf denen Windows nicht läuft, als auch für den OEM-Bereich an. Das System ist weitgehend plattformunabhängig programmiert und kann mit wenig Aufwand auf eine beliebige Zielplattform portiert werden. Die Basis des Standardsystems ist dabei ein modifiziertes, OPC-fähiges DOS.<BR><BR>Das Look&Feel von Windows <BR><BR>‚VisiWinDOS‘ besteht aus der Entwicklungsumgebung für Windows 95/98/NT und einem Runtime-Kern, der die zentrale Prozessdatenbank verwaltet und die Verbindung von Maschine und PC ermöglicht, um den Visualisierungsapplikationen in Echtzeit die Werte aus der Steuerung zu liefern. Diese werden aufbereitet und mit einer Bildschirmoberfläche, die dem bekannten Look&Feel von Windows-Programmen folgt, dargestellt. Das bedeutet, dass der Maschinenbediener auf seinem Display die Fensterelemente, Buttons und Fonts vorfindet, die er aus der ‚richtigen‘ Windows-Welt kennt. Der Vorteil dabei: Es sieht aus wie Windows - ist also genau so einfach zu bedienen und zu entwerfen - aber es braucht nur einen Bruchteil der Ressourcen eines Windows-Systems.<BR>Die Daten können auf viele Arten dargestellt werden, z.B. als XY-Grafik, Trends, oder Liniengrafik. Instrumente, Balken, Farbumschläge, normale und animierte Symbole sind ebenfalls möglich. Überall dort, wo Ist-Werte aufgenommen und innerhalb eines Toleranzbandes dargestellt oder auf Grenzüberschreitung geprüft werden sollen, sorgt VisiWinDOS mit seiner Hüllkurven- oder Kreisgraphendarstellung (Abb. 1) für Übersicht, z.B. bei der Induktionshärtung oder beim Extrudieren.<BR>Darüber hinaus können beliebige Windows-Fonts übernommen werden, selbst eine Online-Sprachumschaltung für die Bildschimausgaben der Applikation ist inklusive einer Maßeinheitenumrechnung integriert.<BR><BR>Hardware-Einbindung<BR><BR>Über Kommunikations-Treiber (allgemeine Feldbus- oder spezielle Protokolle) greift die Visualisierungssoftware auf die SPS-Steuerung zu und bildet so die SPS-Datenstruktur im PC-Speicher ab. Es können gleichzeitig mit bis zu fünf verschiedenen Steuerungen Daten ausgetauscht werden. Eine umfangreiche Bibliothek mit über 200 fertigen Treibern steht für die unterschiedlichsten Kommunikationsprotokolle und CPU-Typen, angefangen vom SPS- und CNC-Bereich bis hin zu Spezialanwendungen, wie z.B. in der Gebäudeleittechnik, bei der Temperaturregelung, dem Einlesen von Barcodes usw., zur Verfügung. Inosoft führt auf Anfrage auch kundenspezifische Ergänzungen/Anpassungen durch.<BR><BR>Plattformunabhänige Hardware<BR><BR>VisiWinDOS läuft einerseits auf Systemen die eine DOS-Betriebssystemumgebung bieten. Dazu gehören Systeme mit 68xxx-, 80C161-, 386EX- und RMOS-CPUs, die von Windows CE nicht unterstützt werden, (vgl. http://www.microsoft.com/windows/embedded/ce/guide/processors/all.asp). Hier ist die Visualisierung besonders einfach. Da die Treiber schon vorhanden sind, muss sich der Anwender praktisch nur noch um das Design und die Ergonomie der Visualisierung kümmern. Aber auch für OEM-Systeme lässt sich VisiWinDOS mit wenig Aufwand anpassen, weil es weitgehend plattformunabhängig programmiert ist. Die VisiWinDOS-Lösung bietet dadurch gegenüber Windows CE unmittelbare Vorteile. Windows CE bildet in der Minimalausstattung (Kernel Operating System Lizenz) nur einen Rumpf, dem per ‚Platform Builder‘ (dem Microsoft Entwicklungssystem) weitere Funktionalitäten hinzugefügt werden. Mit anderen Worten: wer Windows CE nutzen will, muss zunächst sämtliche Module für Ein- und Ausgabe, Bildschirmansteuerung, Schnittstellen, selbst für das Dateisystem, einbinden oder erst entwickeln, bevor er mit der eigentlichen Visualisierung beginnen kann.<BR>Ein weiterer Pluspunkt, der für VisiWinDOS spricht, ist die OPC-Unterstützung. Sie ermöglicht über OPC (OLE for Process Control) per Standard-PC (dem OPC-Server) aus den ‚großen‘ Visualisierungspaketen ‚VisiWinStudio‘ oder ‚VisiWinX‘ heraus den Zugriff auf sämtliche Objekte der angeschlossenen Visualisierungssysteme. Dadurch kann die Leitstandsebene einerseits sämtliche Produktionsdaten schnell überblicken, andererseits lassen sich die Daten für übergeordnete Ebenen (ERP-/PPS-Systeme oder Datenbanken) aufbereiten bzw. an diese weiterreichen.<BR><BR>Softwarestruktur<BR><BR>Das Zentrum einer Visualisierung zur Laufzeit bildet der plattformunabhängige VisiWinDOS-Runtime-Kern, der die Prozessdatenbank mit den Variablen, Trends, Alarmzeiten etc. verwaltet und die Treiber für die zu visualisierende CPU und die Kommunikationsprotokolle beinhaltet. Der Kernel arbeitet je nach Zielsystem entweder unter einem MS-DOS- bzw. unter einem OEM-Betriebssystem. Im ersten Fall stehen auch die Standard-Funktionalitäten (Filesystem, I/O etc.) zur Verfügung, was die Entwicklung einer Visualisierungslösung auf das Einbinden der geeigneten Treiber und das Design der Oberfläche beschränkt. Im Fall einer OEM-Lösung muss der Kern von VisiWinDOS um die Ressourcen ergänzt werden, die sonst das DOS zur Verfügung stellt. Die eigentlichen WisiWinDOS-Applikationen setzen unter dem jeweiligen Betriebssystem auf dem Runtime-Kernel auf und visualisieren ihre Daten in Echtzeit.<BR><BR>Entwicklungsumgebung<BR><BR>Zu VisiWinDOS gehört eine unter Windows 95/98/NT lauffähige Entwicklungssoftware, mit der sich auf komfortable Weise Visualisierungen entwerfen und in der DOS-Box testen lassen. Die Bedienoberfläche von VisiWinDOS ist der von Delphi ähnlich, die Applikation mit Fenster- und Grafikelementen wird interaktiv am Bildschirm erstellt. Die Entwicklungsumgebung kann bis zu 10000 Objekte bearbeiten. Die Visualisierungen können für verschiedene Displayauflösungen entwickelt werden, auch die Programmierung von Touchscreen-Applikationen ist möglich.<BR>Über Formulare werden die Parameter für Kommunikationstreiber definiert, Alarmfunktionen können einzelne Bits oder die Einhaltung vordefinierter Wertebereiche überwachen. Variablen lassen sich mit einem Typ und einem symbolischen Namen belegen. Zur Verarbeitung und logischen Verknüpfung von Daten stehen mathematische, logische und Kontrollfunktionen (If-Then-Else, For-Schleifen, Case) sowie Stringfunktionen und Systemaufrufe bereit. Mit ihrer Hilfe lassen sich Ablaufketten, Berechnungen, sowie Steuer- und einfache Regelungsketten einrichten. Prozessgrößen können ereignis- oder zeitgesteuert aufgezeichnet werden (Trends). Intuitiv bedienbare Schaltleisten sorgen für die flexible Zuordnung von Eingaben und Ausgaben (in Variablen oder auf Bildschirm, Dateien, Drucker) und Grafiken und Symbolen. Zu VisiWinDOS gehört auch ein Indextexteditor (für die verschiedensprachigen Bildschirmmeldungen), ein Fontgenerator und eine Symbolverwaltung.<BR>Besonders erwähnenswert ist die Rezeptverwaltung. Rezepte sind Sammlungen von zusammengehörigen Prozessvariablen, die im Block an die Steuerung übertragen bzw. als Datensatz auf Massenspeichern abgelegt und von dort geladen werden können. Damit wird die Anpassung der Visualisierung an unterschiedliche Produkte denkbar einfach.<BR><BR>Applikationen unter VisiWinDos<BR><BR>Ein ideales Beispiel für eine Visualisierungsanwendung ist das Extrudieren, bei dem die Qualität des Produktes wesentlich davon abhängt, dass als Soll-Werte vorgegebene Druck-, Temperatur- und Zeitverläufe genau eingehalten werden. Während des Extrudierens überwacht die Visualisierungsapplikation die Ist-Werte, stellt sie übersichtlich als Qualitätshüllkurven dar (vgl. Abb. 2) und warnt bei einem Überschreiten der definierten Bandbreiten. Von besonderer Bedeutung ist hier einerseits die schnelle und intuitive Bedienung und andererseits die Echtzeit-Kontrolle des Produktionsvorgangs, die in dieser Übersichtlichkeit erst von der Visualisierungssoftware ermöglicht wird. Mit einem Blick kann erfasst werden, ob alle Werte ‚im grünen Bereich‘ liegen. Die Visualisierung ist damit Teil der Qualitätssicherung und -dokumentation. Über das Laden unterschiedlicher Rezepte lässt sie sich an unterschiedliche Produkte anpassen. Mehrere per OPC-vernetzte Extrudiermaschinen lassen sich zentral überwachen; auf dem OPC-Server kann eine zentrale Rezeptverwaltung eingerichtet werden, die die Flexibilität der Visualisierung weiter erhöht.<BR><BR>Fazit<BR><BR>DOS-basierte Visualisierung kann die Alternative zu Windows-Systemen sein, wenn z.B. nicht genügend Ressourcen zur Verfügung stehen oder nicht Prozessoren der neuesten Generation verwendet werden sollen. VisiWinDOS ist zuverlässig, echtzeitfähig, leicht zu bedienen, kommt mit wenig Ressourcen aus und ist sofort verfügbar. Mit dem mächtigen Entwicklungstool können Visualisierungsapplikationen komfortabel erstellt werden, und die OPC-Fähigkeit bringt den zusätzlichen Vorteil der Integrierbarkeit in übergeordnete IT-Strukturen.<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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