Die automatisierte Softwareerstellung hat zweifellos viele Vorteile: Sie erhöht die Qualität, verbessert die Dokumentation und beschleunigt die Entwicklung. Was lange Zeit nur theoretisch funktionierte findet zunehmend eingang in die Praxis. Basis solcher Systeme sind zumeist Matlab/Simulink-Modelle, die in Steuerungs-Code übersetzt werden. Diesen Weg geht auch KW-Software mit der Integration von PLC Link. Modellbasierte Automatisierung Matlab/Simulink ist ein interaktives Programmpaket für numerische Berechnungen im Ingenieurbereich und stellt zur Modellierung und Simulation technischer Systeme in der Industrie weltweit einen Standard dar. Simulink ist dabei eine auf Matlab aufgesetzte graphische Benutzeroberfläche, mit der komplexe Systeme modelliert und simuliert werden können. Stateflow erweitert Simulink um eine Entwicklungsumgebung zur Programmierung von Zustandsmaschinen und Ablaufdiagrammen. Bei umfangreichen, numerischen und komplexen regelungstechnischen Anwendungen setzen Ingenieure das Konzept des Model-Based Designs ein. Mit einem grafischen Modell auf Softwarebasis erfassen sie das numerische Verhalten wirklichkeitsgetreu und verbessern es interaktiv solange, bis das geforderte Verhalten erreicht ist. Spezielle Software-Tools generieren nebenbei automatisch Code aus dem Modell heraus. Matlab in derSteuerungstechnik Das Arbeiten mit den Produkten Matlab/Simulink hat sich in vielen Branchen wie Windenergie, Luftverkehr, Raumfahrt und Automotive erfolgreich durchgesetzt und bietet gerade auch für Anwender der klassischen Steuerungstechnik viele Vorteile. Ein herausragender Vorteil ist die Simulation von Modellen während der Erstellung und bedeutet eine nicht zu vernachlässigende Zeit- und damit verbundene Kostenersparnis. Sämtliche Modelle können somit bereits während der Erstellung validiert werden. Komplexe regelungstechnische Aufgaben, die in der Steuerungstechnik nur durch Einsatz von meist kostenintensiven Erweiterungen durchgeführt werden konnten, können durch den Einsatz von mathematischen Modellen in eigener Hand erstellt, getestet und genutzt werden. Matlab und IEC61131 In der heutigen Steuerungstechnik hat sich als Standard die IEC 61131 durchgesetzt und behauptet. Um nun die Vorteile des Model-Based Designs auch in die Welt der Automatisierungstechnik zu bringen, bedarf es einer Kopplung. Diese muss nahezu nahtlos geschehen und darf keine Nachteile für den Anwender mit sich bringen. Der Matlab- als auch der IEC61131-Anwender darf sich in seiner Umgebung nicht beeinflusst oder benachteiligt fühlen. Ein weiterer Anspruch ist, dass diese Kopplung nicht einseitig sein darf. Daten müssen zwischen den beiden Systemen ausgetauscht werden können, schon alleine um den Simulations- und Validierungsprozess nicht zu gefährden. PLC Link Der Ausgangspunkt ist die automatisierte Codegenerierung, wenn es darum geht, Modelle von Matlab/Simulink zu verwirklichen. Aus diesem Grund hat HybridTech das Tool \’PLC Link\‘ entwickelt. Die Simulink Modelle bestehen im Wesentlichen aus Bausteinen und deren Verbindungen. Jeder Baustein bringt ein für sich genau definiertes Verhalten mit. PLC Link kompiliert diese Modelle zu SPS Code, der auf der Steuerung abgearbeitet werden kann. Die, aus der automatischen Codegenerierung erzeugten Modelle, implementieren sich in die Prozesswelt des Automatisierungssystems. Alle denkbaren Möglichkeiten, die der Anwender von der klassischen SPS Programmierung kennt, bleiben erhalten. PLC Link ist ein automatisierter Codegenerator, der Test und Implementierung von Matlab/Simulink Modellen auf der SPS Hardware ermöglicht. Dadurch wird die manuelle Programmierung reduziert, in vielen Fällen sogar überflüssig. Mit der Co-Simulation und PLC Link besteht die Möglichkeit den SPS Code prozessnah auf Funktion zu prüfen, ohne dass der eigentliche Prozess mit allen Größen und Störgrößen vorhanden ist. PLC Link übersetzt Simulink Modelle und Stateflow Charts automatisch in IEC61131-3 kompatiblen Code. Die Übersetzung liefert Strukturierten Text, der aus Funktionen, Funktionsbausteinen, Verbindungen und Typendefinitionen besteht. Das in die IEC 61131-Umgebung übersetzte Simulink Modell besitzt dort in Form von Funktionsbausteinen dieselbe Entsprechung wie in der Matlab Simulink Umgebung, mit den benannten Variablen und Ein- und Ausgängen. Der generierte Code ist also leicht erkennbar, da Namen aus Simulink Modellen und Stateflow Charts im Code wieder verwendet werden. PLC Link unterstützt einen Großteil der verfügbaren Simulink Bausteine, besitzt aber auch eigene Objekte und Bausteine, die es ermöglichen individuellen Code in ein Modell einzubetten. Beispielsweise lässt sich embedded Matlab Script in einem solchen Baustein verwenden und zu IEC61131-3 Strukturiertem Text übersetzen. PLC Link ist über das Simulink Menü in die Matlab Umgebung integriert, kann aber auch über die in Matlab bekannte Kommandozeilenumgebung gesteuert werden. Außer den Möglichkeiten individuellen Code zu implementieren, ermöglichen spezielle PLC Link Bausteine den direkten Datenaustausch mit der SPS – abhängig von der SPS – auch den kompletten Zugriff auf alle Daten eines SPS eigenen OPC-Servers. Software in-the-loop Tests, Co-Simulation und Online Monitoring während der Validierung werden hierdurch möglich. Steuerungslieferanten anderer Firmen, die auf die IEC-Programmierumgebung von KW-Software aufsetzen, z.B. PC Worx von Phoenix Contact, können auf einfache Art und Weise ebenfalls in den Genuss dieser Technologie kommen. Somit konnten bereits PC Worx Kunden, die entsprechende applikative Anforderungen bzgl. der Regelungstechnik mit Matlab haben, z.B. Windkraftbranche, dieses Feature erfolgreich einsetzen. Halle 11, Stand C23 Ergebnis einer Zusammenarbeit KW-Software hat in PLC Link von HybridTech ein leistungsfähiges Tool für die automatisierte IEC 61131-3 Code Generation integriert. HybridTech hat PLC Link für KW-Software so weit angepasst, dass Kunden eine maßgeschneiderte Matlab/Simulink Schnittstelle erhalten. Dieser Anpassungsprozess fundierte in einer sehr engen Zusammenarbeit zwischen HybridTech, KW-Software und deren Kunden. Fazit PLC Link macht Model-Based Design auch für Unternehmen zugänglich, die PLCs als Embedded-Controller einsetzen. Die Leistungsfähigkeit und die Möglichkeiten, die eine Modell-basierte Entwicklung mit Design und Simulation auf der Systemebene bietet, sind diesen Unternehmen häufig noch nicht bewusst. PLC Link und Model-Based Design helfen diesen Unternehmen, ihre Produkte schneller zu entwickeln, Fehler früher im Entwicklungsprozess zu entdecken und die Kosten für das Hardware-Prototyping zu senken.
Phoenix Contact Software GmbH
