Leistungsfähige Automatisierungskonzepte müssen individuell auf die jeweilige Aufgabe und Anwendung zugeschnitten sein, wenn das Endprodukt im Wettbewerb bestehen soll. Entscheidend sind dabei auch eine einfache und schnelle Umsetzung der Maschinenanforderungen und damit das Engineering einer Automatisierungslösung. Von der Idee bis zum fertigen Produkt muss jeder Schritt effizient sein, um bei immer kürzeren Innovationszyklen den entscheidenden Entwicklungsvorsprung zu haben. Wichtige Neuerungen der Version 4.2 des Motion-Control-Systems Simotion von Siemens wurden bereits im SPS-MAGAZIN 1+2/2011 vorgestellt. Simotion stellt darüber hinaus weitere, zum Teil neue Funktionen für effizientes Engineering bereit und erfüllt damit die oben genannten Erwartungen. Freie Wahl der Hardware-Plattform Mit geringen Rückwirkungen auf das Engineering und die Programmierung hat der Anwender die Wahl zwischen Antriebs-, PC- und Controller-basierten Ausprägungen. Sie sind in der Leistungsfähigkeit skalierbar, durch ihre spezifischen Eigenschaften und umfangreichen Schnittstellen für unterschiedliche Aufgaben geeignet und ermöglichen sowohl zentrale Lösungen als auch dezentrale Maschinenkonzepte mit einzelnen Aggregate-Steuerungen (Bild 1). Offene Programmierung Individuelle Automatisierungslösungen erfordern ein flexibles, frei und dennoch komfortabel programmierbares Automatisierungssystem. Das Herz von Simotion ist ein Multitasking-Laufzeitsystem mit zyklischen und sequenziellen Ablaufebenen, in denen die verschiedenen Programme zum Einsatz kommen. In einem Programm können SPS-, Motion-Control- und technologische Funktionen gemeinsam verwendet und damit alle Aufgaben der Maschinenautomatisierung in einem System realisiert werden. Durch das gemeinsame Ablaufsystem entfallen Schnittstellen und Totzeiten. Das reduziert den Programmier- und Diagnoseaufwand und ermöglicht ein reaktionsschnelles System. Synchrone Tasks ermöglichen zur taktsynchronen Peripherie und zu den Antrieben synchronisierte Programmabschnitte (Jitter <1µs). So sind auch bei schnellen Maschinentakten hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit und somit hohe Produktqualität und Produktivität realisierbar. Unterschiedliche Sprachen Das Motion Control System kann mithilfe seiner Editoren in folgenden Sprachen programmiert und projektiert werden: - Structured Text (ST) für textuelle Hochsprachenprogrammierung - Kontaktplan (KOP) und Funktionsplan (FUP) für grafisches Programmieren - Motion Control Chart (MCC), womit sich Maschinenabläufe grafisch in Form eines Flussdiagramms \'formulieren\' lassen - Drive Control Chart (DCC) für grafisch unterstütztes Projektieren von Steuerungs- und Regelungsfunktionen. Multiinstanzfähige Funktionsbausteine werden aus einer vordefinierten Bibliothek ausgewählt und per Drag&Drop verknüpft. Optional können über Simotion in C/C++ erstellt werden. Der Programmierer kann in der Applikation, beliebig gemischt, die für die jeweilige Aufgabe am besten geeignete oder am meisten vertraute Sprache wählen. Dabei wird er durch eine kontextsensitive Online-Hilfe unterstützt. Durchgängig symbolische Adressierung und Bibliotheken schaffen die Voraussetzung für eine wiederverwendbare Software. Erstellte Programme sind geräteunabhängig und können auf allen Simotion-Plattformen eingesetzt werden. Wichtig für Projektanalyse und Service ist die Möglichkeit, Projekte vergleichen zu können - und das auch bis ins Detail, wie bereits im SPS-MAGAZIN 1+2/2011 näher beschrieben wurde. Für den Maschinenbauer ist der zuverlässige Schutz des spezifischen Know-hows vor unbefugten Zugriffen Dritter von besonderer Bedeutung. Im Engineering-Projekt können einzelne Quellen und Bibliotheken über die Eingabe von Benutznamen und Passwort geschützt werden. Auf dem Zielgerät befindet sich standardmäig nur der kompilierte Code. Technologie in Objekten Der objektorientierte Systemansatz von Simotion bietet skalierbare Motion-Control-Funktionalität zur Realisierung einfacher Achspositionierungen über Gleichlauf und Kurvenscheiben bis hin zur 3D-Bahninterpolation mit Transformationen für diverse Handlings-Kinematiken. Basis sind entsprechende Technologieobjekte (TO). Diese werden auf dieselbe Art und Weise erzeugt, konfiguriert sowie parametriert und ermöglichen eine einfache Sicht auf die technologischen Funktionen. Diese sind unabhängig vom Antriebstyp über Systemfunktionen und Systemvariablen im Anwenderprogramm verwendbar. Technologieobjekte übernehmen auch die interne Kommunikation zum Antrieb. Die Kommunikation zwischen den Objekten wird automatisch eingerichtet und die Daten des Antriebs (wie Bezugsgrößen und Geberdaten) zur Laufzeit automatisch adaptiert. Damit müssen diese Daten nicht zusätzlich eingegeben werden, und Parametrierfehler sind ausgeschlossen (Bild 2). Elektrische und/oder hydraulische Achsen können entsprechend ihren dynamischen Anforderungen auf ein langsames und ein schnelles Betriebssystem aufgeteilt werden. Die Leistung der Steuerung wird dadurch optimal genutzt. Effizient austesten Entscheidenden Einfluss auf die Entwicklungszeit haben Fehlersuche und Programmoptimierung. Hierfür stellt Simotion umfangreiche Möglichkeiten zur Verfügung. In den Programmquellen werden im Onlinemodus z.B. aktuelle Variablenwerte, Datentypen und Kommentare direkt als Tool-Tipp angezeigt. Weitergehende Informationen liefern die Funktionen Status Programm und Debugging mit Haltepunkten, die immer genau die Variablenwerte anzeigen, die beim Programmdurchlauf an der jeweiligen Code-Stelle anstehen. Variablen aus allen Elementen des Projektes (auch geräteübergreifend) können in sogenannten Watch-Tabellen gemeinsam und übersichtlich dargestellt und gesteuert werden. Die im Engineering integrierte Trace-Funktion ermöglicht es, gleichzeitig Programm- und TO-Variablen im kleinsten Systemtakt aufzuzeichnen und zu analysieren - und das auch zeitsynchron über mehrere CPUs. Damit lässt sich auch die Inbetriebnahme und Systemoptimierung komplexer Anwendungen, beispielsweise von Druckmaschinen mit mehreren autark gesteuerten Druckwerken, wesentlich verkürzen. \'Automatisiertes\' Engineering Eine effiziente Art der Automatisierung wiederkehrender Engineering-Aufgaben ist Scripting. Geräte, Technologie- oder auch Sinamics-Antriebsobjekte lassen sich damit automatisiert konfigurieren. Über interaktive Abfragen können zur Laufzeit Standard-Scripte an spezielle Situationen angepasst werden. Damit ist es einfach, einzelne Komponenten automatisiert zu lauffähigen Projekten zusammenzustellen, was nicht nur in der Auftragskonstruktion Zeit und damit Kosten spart. Das automatisierte Parametrieren bzw. Konfigurieren bei der Projekterstellung hilft, Fehler zu reduzieren und Inbetriebnahmen zu beschleunigen. Projekte automatisiert generieren Grundfunktionalitäten, die in praktisch jeder Applikation benötigt werden, können mithilfe des Simotion Projektgenerators in ein neues oder existierendes Projekt eingebunden werden. Der Projektgenerator (Bild 3) schafft die Voraussetzungen für einen einheitlichen Projektaufbau mit standardisierten Grundfunktionalitäten u.a. für die Fehler-Meldeverarbeitung mit HMI-Anbindung, die Betriebsartenverwaltung nach OMAC V3, die Maschine-Maschine-Kommunikation über TCP/IP und einfaches Ansteuern der Motion-Control-Grundfunktionen von Einzelachsen und Mehrachsbeziehungen über einen einfachen Achsfunktionsbaustein. Die benötigten Funktionalitäten werden über Dialoge ausgewählt und konfiguriert. Ergebnis ist ein ladbares und lauffähiges Grundprojekt mit den grundlegenden Maschinenfunktionen - ohne eine einzige Zeile Code dafür programmieren zu müssen. Der Projektgenerator führt den Anwender damit schnell zum lauffähigen Projekt und er kann sich auf die Kernfunktionen der Maschine konzentrieren. Die einzelnen Grundfunktionen enthalten zusätzlich spezifische Web-Diagnose-Seiten, die über einen Standard-Internet-Browser ohne Engineering-System aufgerufen werden und bei Inbetriebsetzung oder bestimmten Service-Aufgaben helfen. Vorgefertigte Applikationen Durch parametrierbare Standard-Applikationen, z.B. Handling, Wickler oder Fliegende Säge, kann der Anwender auf umfangreiche Projektierungen zurückgreifen und damit den Aufwand in der Programmierung zusätzlich reduzieren. Diese Standard-Applikationen beinhalten ein fundiertes funktionales Grundgerüst sowie einfache, darauf abgestimmte Bedienmasken für das Visualisierungssystem WinCC flexible. Die richtige Mischung macht\'s So entscheidend vorgefertigte, erprobte und einfach an unterschiedliche Anforderungen adaptierbare Funktionen für eine effiziente Applikationsentwicklung sind, so wichtig ist es auch, eigene, spezifische Maschinenfunktionalitäten schnell und gezielt umsetzen zu können. Diese sind oft das technologische Herz einer Maschine. Das Motion-Control-System von Siemens lässt dem Anwender alle Freiheiten, um spezifische Kenntnisse durch flexible Verknüpfung leistungsfähiger, feingranularer Systemfunktionen einzubringen. In terminkritischen Situationen oder bei Ressourcen-Engpässen können umfassend und weltweit die Spezialisten des Simotion Applikationssupport unterstützen. Es ist der Mix aus vorgefertigten Lösungen und eigenem Know-how, der das Engineering mit Simotion - und letztlich die Applikationen - effizient macht. Kasten: Fein skalierbar zur individuellen Lösung Mit in Komplexität und Leistung abgestuften Funktionselementen lassen sich fein skalierbare, individuell für unterschiedliche Aufgaben zugeschnittene Applikationen erstellen. - Frei programmierbare SPS-Funktionen nach IEC61131-3 - Feingranulare, flexible Technologiefunktionen der Technologieobjekte (TO) - Funktionsbausteine für einfaches Motion Control nach PLCopen - Standardbausteine mit umfangreichem Funktionsumfang (z. B. für Meldewesen, Betriebsartenverwaltung, Hochlaufprüfung, Kommunikation usw.), die über den Simotion Project Generator in eine Applikation integriert werden können - komplette Standardapplikationen (z.B. für Handling, Walzenvorschub, fliegende Säge und Wickler) inklusive Bedienoberflächen für Simatic WinCC flexible
Siemens AG
