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<H1>www.aud24.net : E. Meyer: "Komponentenbasierte Automation"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>17.09.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Siemens A&D:</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>E. Meyer: "Komponentenbasierte Automation"</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Anlagenweite und herstellerübergreifende Kommunikationsprojektierung statt -programmierung</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Die Modularisierung von Maschinen und Anlagen ist ein bereits bewährtes Prinzip, um die Standardisierung und damit Wiederverwendbarkeit von Maschinen- und Anlagenteilen zu verbessern. Intelligente Feld- und Peripheriegeräte sind ein erster Schritt von Seiten der Automatisierer, die mechanische Modularisierung zu unterstützen. Der Nachteil heutiger Lösungen steckt in der hohen Komplexität von verteilten Anwendungen auf Grund der nötigen Kommunikationsprogrammierung. ‚Component based Automation‘ auf Basis von Profinet ist ein neues Konzept, das mit Hilfe der Komponententechnologie die Verwendung von verteilter Intelligenz für den Anwender einfacher macht.<BR><BR>Intelligente Feld- und Peripheriegeräte bringen die Steuerungsintelligenz dorthin, wo sie benötigt wird, vor Ort an der Mechanik. So lassen sich autarke technologische Module bilden, die die Mechanik bzw. Hydraulik und Pneumatik, die Elektrik, die Steuerungs-Hardware und die Anwendersoftware komplett umfassen. Diese Module können bereits vorab getestet werden und voll funktionsfähig auf die Anlage geliefert werden. Ziel ist dabei die Reduzierung der Entwicklungszeit durch paralleles Arbeiten an den Modulen sowie die Verkürzung der Inbetriebnahmephase auf der Anlage.<BR>Im Gegensatz zu heutigen Lösungen mit zentraler Steuerung und dezentralen I/O erhöht sich die Komplexität der Anlage durch die Vielzahl von intelligenten Feldgeräten (d.h. Geräte mit ladbarer, programmierbarer Funktionalität). Während die Anbindung von Feldgeräten und dezentralen I/O an eine zentrale Steuerung heute recht einfach projektiert werden kann, gab es bisher keine entsprechende Unterstützung der Anwender hinsichtlich des Datenaustausches auf Applikationsebene zwischen intelligenten Geräten. Auch bei Einsatz von Geräten desselben Herstellers, die über dieselben Mechanismen kommunizieren, sind Programmieraufwand und Detailkenntnisse zu den Kommunikationsaufrufen und deren Einbindung ins Anwenderprogramm erforderlich. In der Feldebene ist allerdings eher der Einsatz von Geräten unterschiedlicher Anbieter der Normalfall, eine zusätzliche Schwierigkeit für das Engineering der Kommunikationsverbindungen.<BR><BR><BR>Software-Komponenten in der verteilten Automatisierung<BR><BR>Component based Automation verwendet die in der IT-Welt bewährte Software-Komponententechnologie. Die Programmierung der internen Funktionalität der technologischen Module wird von der Projektierung der Kommunikation getrennt. Die gesamte Funktionalität eines technologischen Moduls wird in einer dazugehörigen Software-Komponente abgebildet und gekapselt. Der Zugriff auf die Komponentenschnittstelle ist im herstellerübergreifenden Profinet-Standard einheitlich definiert. Für das Engineering der Kommunikation sind nach außen an der Schnittstelle nur diejenigen Variablen sichtbar, die für das Zusammenspiel mit anderen Komponenten, für die Visualisierung und für die Anbindung an die Managementebene benötigt werden. <BR><BR>Verwendung bestehender Programme <BR><BR>Die Programmierung der einzelnen Geräte erfolgt im Prinzip genauso wie bisher. Für jede Anwendung lässt sich weiterhin das am besten geeignete Werkzeug oder die gewohnte Programmiersprache einsetzen. Vorhandene Programme können weiter verwendet werden und das Know-how von Programmierern, Inbetriebsetzern und Service-Personal kann ebenfalls weiter genutzt werden. Als zusätzlicher Schritt ist lediglich das Generieren der Software-Komponenten erforderlich. <BR><BR>Generierung der Software-Komponenten<BR><BR>Die einzelnen Arbeitsschritte für den Programmierer sehen am Beispiel von ‚Step 7‘ so aus: Zuerst werden die Steuerungsprogramme für die technologischen Module entwickelt, sie können mit allen zur Verfügung stehenden Tools erstellt werden, z.B. in AWL, in Hochsprache S7-SCL oder als Ablaufplan S7-Graph. Danach erfolgt die Festlegung der Ein- und Ausgänge der Komponente aus technologischer Sicht durch den Programmierer in einem speziellen, mitgelieferten Datenbaustein. Für jedes programmierbare Gerät einschließlich zugehöriger I/O kann genau eine Software-Komponente gebildet werden. Bei Step 7 erfolgt das per Mausklick über den neuen Menüpunkt ‚Profinet-Komponente erzeugen‘. Dabei wird eine XML-Datei erzeugt, die die Komponente und die dazugehörige Datenablage in standardisierter Form gemäß Profinet beschreibt.<BR>Diese Arbeitsschritte sind für jedes Maschinen- oder Anlagenmodul zu machen, das kann parallel durch verschiedene Programmierer erfolgen. Für technologische Module, die in einer Anlage mehrmals vorkommen, muss die Profinet-Komponente nur einmal erzeugt werden. Sie kann dann mehrfach verwendet werden. <BR><BR>Dynamische Projektierung der Kommunikation<BR><BR>Die Projektierung der Kommunikation erfolgt in grafischer Form mit dem Software-Tool ‚Simatic iMap‘. Die Software-Komponenten für die verschiedenen Anlagen- und Maschinenmodule werden in dessen Bibliothek importiert. Im Anlagenplan werden die Komponenten mit ihren technologischen Schnittstellen dargestellt. Mittels Ziehen von Linien werden nun die Kommunikationsbeziehungen zwischen den technologischen Schnittstellen der Komponenten festgelegt. Dieses einfache grafische Verschalten von Ein- und Ausgängen ersetzt komplett das bisher nötige explizite Ausprogrammieren der Kommunikation. Die Projektierung der Kommunikation erfolgt dynamisch im Gegensatz zur bisherigen statischen Ausprogrammierung im Anwenderprogramm. Das Aktivieren der Kommunikationsverbindungen in den jeweiligen Geräten erfolgt per Download. Auch die Inbetriebnahme der Kommunikation der gesamten Anlage oder Maschine wird online mit Simatic iMap anhand der grafischen Informationen durchgeführt. Der Inbetriebsetzer braucht nur das anlagenweite Zusammenspiel der technologischen Module zu optimieren, ohne dass er in die bereits ausgetesteten Programme der einzelnen Module einzugreifen braucht. <BR><BR>Verwendung von Ethernet- und Profibus-Geräten <BR><BR>Betrachtet werden hierbei intelligente Geräte mit ladbarer Funktionalität, z.B. Automatisierungsgeräte oder Feldgeräte mit SPS-Kern. Geräte am Ethernet müssen über die neuen Profinet-Kommunikationsmechanismen verfügen. Geräte für Profibus können unverändert verwendet werden, beispielsweise solche mit eigener CPU. Profibus-Segmente werden über ein Gerät mit Profinet-Stellvertreterfunktion (Proxy) an Ethernet angebunden. Die Projektierung der Kommunikationsverbindungen mit Simatic iMap erfolgt jedoch völlig bussystemunabhängig, aus rein technologischer Sicht. Die Festlegung, welches Gerät an Ethernet, welches an Profibus angeschlossen wird, sowie Vergabe der Busadressen erfolgt in der ‚Netzsicht‘. Änderungen in der Netzsicht beeinflussen die Verschaltungen der technologischen Ein- und Ausgänge nicht. <BR><BR>Geräte anderer Hersteller<BR><BR>Um mit Simatic iMap auch die Kommunikationsverbindungen zu Profinet-Geräten anderer Hersteller projektieren zu können, entsteht für den Anwender kein Zusatzaufwand. Über die offengelegte Schnittstelle lassen sich alle Profinet-fähigen Geräte als Bibliothekselemente einbinden. Die Automatisierungs- und Feldgerätehersteller müssen lediglich ihre Programmier- und Konfiguriertools um die neue Funktion ‚Profinet-Komponente erzeugen‘ erweitern. <BR><BR>Abb. 1: Bei der Component based Automation wird die Funktionalität eines intelligenten Gerätes in einer Software-Komponente gekapselt<BR>Abb. 2: Anlagenweite und herstellerübergreifende Zusammenführung von verteilten Anwendungen mit Profinet-Standard-Software-Tool Simatic iMap <BR>Abb. 3: Einfache grafische Projektierung der Kommunikation</TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:55 Uhr aktualisiert</I></P>
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