Simatic System: Generationswechsel beim Engineering

Manchmal wird selbst eine einfache Idee kompliziert, sobald es an die Umsetzung geht. Das ist gerade in der Automatisierungswelt mit ihrer großen Anzahl spezialisierter Steuerungen, Feldgeräte und Tools zu beobachten. Denn die Auswahl der Automatisierungskomponenten bedingt immer auch die Wahl der dazugehörigen Software-Tools für Konfiguration und Programmierung. Und: Steuerungen und HMI-Geräte bringen als Automatisierungskomponenten mit eigener Intelligenz fast immer auch ein eigenes Engineeringpaket mit sich. So ist das Engineering oft vom Wechsel zwischen verschiedenen Anwendungen und von redundanter Datenerfassung geprägt. Dazu kommt die manuelle Pflege der zwingend erforderlichen Konsistenz der Daten in allen beteiligten Tools und Systemen. Wobei der Arbeitsfluss zusätzlich gehemmt wird durch den ständigen Wechsel zwischen den – je nach Gerätehersteller verschiedenen – Bedienphilosophien der Engineering-Tools. Von daher ist die Entwicklungsarbeit mit einer inhomogenen Geräte- und Tool-Landschaft auch unabhängig von der Komplexität der Automatisierungsaufgabe fast immer zeitintensiv, nie wirklich effizient, oft aber nervenaufreibend. Als Entwickler ist man darum bestrebt, eine Gerätelandschaft aufzubauen, in der auch die Engineering-Tools möglichst gut harmonieren. Siemens setzte 1995 mit dem Simatic Manager einen 1.Meilenstein Richtung durchgängiges Engineering. Nun geht das Unternehmen einen Schritt weiter und bietet mit Step 7 Basic erstmals eine gemeinsame Entwicklungsumgebung für Controller, HMI-Panels, Vernetzung und technologische Funktionen wie Regelung und einfache Bewegungssteuerung an. Neben einer durchgehenden Bedienphilosophie und konsistenten Variablendefinitionen in HMI- und SPS-Applikation bewirkt das Zusammenführen der Engineering-Tools weitere Vorteile: Bibliotheken vereinfachen das Handling der Projektdaten deutlich. Grund ist die redundanzfreie, geräteübergreifend gemeinsamen Datenhaltung und einfache Organisation aller Daten und Softwarekomponenten des Automatisierungsprojekts. Das erlaubt eine wesentlich einfachere Mehrfachnutzung aller Entwicklungsergebnisse in Nachfolgeprojekten, als beim Einsatz mehrerer Tools verschiedener Hersteller. Aufgabenorientierte Bedienerführung statt gerätespezifischer Sicht Wenn mehrere so verschiedene Geräte wie Controller und HMI-Panels mit nur einer einzigen Software konfiguriert und programmiert werden, ist eine aufgabenorientierte Bedienerführung ein unbedingtes Muss. Diese Bedienerführung muss den verschiedenen Kompetenz- und Erfahrungs-Leveln der einzelnen Anwender gerecht werden. Den Einsteiger empfängt Step 7 Basic darum mit einer Portalsicht, die direkt zu den einzelnen Arbeitsschritten führt (Bild 1). Routinierte Automatisierungsprofis nutzen dagegen meist lieber die Projektsicht. Hier findet der Entwickler sein komplettes Automatisierungsprojekt inkl. aller Steuerungen und HMI-Geräte hierarchisch strukturiert dargestellt. Integration eröffnet neue Möglichkeiten Neben der einfachen Übersicht über das nötige Vorgehen und die Zusammenhänge bietet Step 7 Basic viele Funktionen, die dem Entwickler die tägliche Arbeit erleichtern, die so aber nur in einer geräteübergreifenden Engineeringumgebung möglich sind. Dazu gehört zum Beispiel das automatische Generieren von Symbolen und Variablen. Ebenso eine Tabelle mit Querverweisen zur Variablenverwendung in den verschiedenen Systemteilen – also der Steuerung, dem HMI und allen anderen Anwendungen, die diese Variable nutzen. Da diese Bezüge systemseitig überwacht und aktualisiert werden, muss der Entwickler bei Veränderungen von Adressen, Namen, Typ, Wertebereichen etc. nicht mehr selbst für die Konsistenz in den einzelnen Programm- und Systemteilen sorgen. Eine der klassischen Quellen für schwer aufspürbare Fehler ist damit beseitigt. Ein weiteres Beispiel für die nahtlose Integration der verschiedenen Automatisierungsdisziplinen ist der Netzwerkeditor (Bild 2). Mit ihm werden die verschiedenen Geräte mit einer intelligenten \’Drag and Drop\‘-Funktion einfach und intuitiv verbunden. Analog dazu lassen sich im Steuerungsprogramm definierte Variablen per -\’Drag & Drop\‘ direkt in ein HMI-Bild ziehen. Damit sind sie erstens zur Laufzeit voll funktional verlinkt und werden zweitens dort auch bei Änderungen der Definition (Name, Adresse, Typ …) automatisch aktualisiert. Egal an welcher Stelle die Variable dann verändert wird, Step 7 Basic sorgt für Konsistenz. Und dabei ist es gleichgültig, ob der jeweils andere Editor gerade geöffnet oder geschlossen ist. Übrigens werden Variablen auch in der fotorealistischen Hardwaresicht angezeigt. Der Abgleich von Variablen, I/O-Belegung und realer Verdrahtung wird dadurch einfach und übersichtlich. Das ist nicht nur komfortabel, sondern macht den Engineeringprozess auch ein gutes Stück flexibler. So ist es nun z.B. möglich, ein Controller-Programm zu erstellen, ohne die Variablen sofort konkreten Ein-/Ausgängen zuzuweisen. Später, beim Engineering des Schaltschranks können diese Variablen gemäß der dann festgelegten oder vorgefundenen Signalbelegung \’ihren\‘ E/As zugeordnet werden. Dazu genügt es, die Variablen aus dem Steuerungsprogramm direkt auf die E/As in der Hardwaresicht zu ziehen. Differenzen zwischen Variablendefinition und Verdrahtungsschema gehören damit der Vergangenheit an. Programmierkomfort Die Anwenderfreundlichkeit von Step 7 Basic zeigt sich auch bei der Programmierung. Die Editoren für KOP (Kontaktplan) und FUP (Funktionsplan) bieten einen hohen Bedienkomfort trotz des großen Funktionsumfangs. Der guten Lesbarkeit dieser grafischen Programme stand bis jetzt immer ein höherer Programmieraufwand verglichen mit AWL (Instruction List) entgegen. Mit Step 7 Basic können KOP und FUP nun jederzeit ineinander überführt und Befehle und Verzweigungen dort bearbeitet werden, wo es am einfachsten ist (siehe Abbildung 3). Dabei kann das aus dem PC-Umfeld vertraute \’Ctrl-C/Ctrl-V\‘ (Kopieren und Einfügen) nun sowohl auf Einzelbefehle, aber auch auf ganze Teile eines Schaltprogramms angewendet werden. Funktionen wie das Auto-Vervollständigen von Variablennamen, eine personalisierte Favoriten-Leiste für häufig genutzte Befehle und vieles weitere mehr verleihen den KOP- und FUP-Editoren neuen Glanz. Konsequent genutzte Bibliotheken Flexible Bibliotheken, die global oder projektspezifisch genutzt werden können, runden das Bild ab. Nahezu alle Projektinhalte lassen sich in Bibliotheken abgelegen und können so sehr einfach organisiert werden. Dazu zählen unter anderem Programmbausteine, einzelne Variablen, konfigurierte Hardwarekomponenten, komplette Steuerungen inkl. Programm und Konfiguration, einzelne Grafik-Elemente für HMI-Bilder, komplette HMI-Bilder, komplexe HMI-Templates oder ganze HMI-Stationen inkl. allen Bildern und ihrer Projektierung. Global und Projektspezifische Bibliotheken können dabei als Basis für jede darauf aufbauende Applikationsentwicklung genutzt werden – egal, ob es nur um einen funktionalen Ausschnitt, ein Downsizing der Applikation oder um eine Maschinenerweiterung geht. Praxisgerechte Hardwareabdeckung für eine große Bandbreite an Automatisierungsaufgaben Als Version 10.5 unterstützt die Engineeringsoftware das modulare ­Klein­steuerungssystem Simatic S7-1200 sowie die Simatic HMI Basic Panels. Die Panels gibt es mit unterschiedlicher Funktionstastenausstattung in Größen von 4\“ bis hin zu 15\“. Step 7 Basic hat zu ihrer Unterstützung das Visualisierungssystem WinCC Basic integriert. Die S7-1200-Familie umfasst neben dem eigentlichen Controller eine Vielzahl von Zusatzmodulen. Sie steht damit für eine ganze Reihe sonst meist separat auszuwählender Geräte. Das ermöglicht eine flexible Konfiguration und die weitreichende Skalierung der Automatisierungshardware. So lässt sich mit dieser Hardwareplattform eine sehr große Bandbreite an Automatisierungsaufgaben abdecken – und das unter nur einer einzigen Engineering-Software. … bis hin zu einfachen Motion-Control-Anwendungen Neben der Controller- und HMI-Projektierung als elementaren Automatisiserungsaufgaben lassen sich unter mit Step 7 Basic sogar einfache Motion-Control- und Regelungsaufgaben komfortabel bewältigen. Bietet bereits die intuitive grafische Projektierung und Programmierung einen vergleichsweise einfachen Zugang zu diesen meist doch eher komplexen Aufgaben, unterstützen den Entwickler dabei auch viele weiterführende Funktionen, z.B. die automatische Konfiguration von Reglerparametern, eine Steuertafel zur Inbetriebnahme von Achsen und ein Oszilloskop zur Darstellung der Soll, Ist- und Stellwerte der einzelnen Regler. Effizienteres Engineering Der Umgang mit Automatisierungssoftware erfordert ein nicht zu unterschätzendes und vor allem zeit- und kostenaufwändig zu beschaffendes Know-how. Können Automatisierungsprojekte mit nur einer Engineeringsoftware realisiert werden, sind die Investitionen in Know-how-Aufbau und -Erhalt deutlich geringer als beim Einsatz mehrerer Tools mit verschiedenen Bedienphilosophien und zwangsläufig getrennter Datenhaltung. Eine geräteübergreifend einsetzbare Entwicklungsumgebung einschließlich Visualisierung, Bedienung und Netzwerk wie Step 7 Basic reduziert die Reibungsverluste im Entwicklungsprozess. Automatisierungssoftware und Spaß am Programmieren und Projektieren schienen vor Step 7 Basic kaum vereinbar. Fast wie von selbst erschließen sich dabei Synergien, die nicht nur einen Kosten- und Zeitvorteil, sondern auch eine höhere, gesicherte Qualität des Engineerings bewirken. Die Verfügbarkeit eines solchen durchgängigen Entwicklungssystems für das modulare Kleinsteuerungssystem S7-1200 und HMI-Basic-Panels ist darum ein erster und wichtiger Schritt hin zu einem geräteübergreifenden und damit deutlich effizienteren Engineering für die Simatic S7.