Die großen Innovationen der letzten Jahre bei den PC-Plattformen sind bekannt: Die Prozessorleistung ist stetig gewachsen, wie sich auch Festplattenkapazitäten oder Transferraten (Grafikkarten, Harddisks, USB usw.) verbessert haben. Heute stehen im PC-Segment Systemleistungen zur Verfügung, die mit neuen Computerspielen, bei der Videobearbeitung oder bei der Nutzung mehrerer virtueller PCs, z.B. als Entwicklungssysteme oder Testsysteme, voll ausgenutzt werden, die aber bei vielen industriellen Anwendungen nicht immer notwendig sind. Die Innovationen außerhalb des PC-Segments, wie z.B. Panels mit Text- oder Grafikdisplays, haben eher im Verborgenen stattgefunden, sind aber bereits vorhanden. Auf Grafik-Panels fokussiert stehen heute Leistungen zur Verfügung, die vor vier Jahren nur bei High End-PCs zu finden waren. Diese Panel-Hardwareplattformen werden hier näher beleuchtet. Panel-Hardwareplattformen Waren früher proprietäre Betriebssysteme bei Panel-Hardwareplattformen völlig ausreichend, so sind – bedingt durch steigende Anforderungen an Grafikfunktionalität und Vernetzung – offene Betriebssysteme notwendig geworden. Früher reichten rein textuelle oder semigrafische Anzeigen völlig aus. Heute bestehen Anforderungen an eine verbesserte visuelle Anzeige mit Informationen, die nicht nur direkt von der zu bedienenden Maschine oder dem Produktionssegment kommen. Diese Anforderungen bestehen z.B. in Richtung einer erweiterten Funktionalität zur Erfassung von Auftrags- oder Qualitätsdaten, Informationen zur verbesserten Störungsbeseitigung und mit der damit verbundenen Notwendigkeit zur Vernetzung und Archivierung. Die Maschinen müssen über die Panel in die Informationsarchitektur einer modernen Produktion eingebunden werden. Selbstverständlich besteht auch der Bedarf an einer \’intelligenteren\‘ Maschine, wobei die notwendigen Funktionen \’nebenbei\‘ auf einer Panel-Plattform ablaufen können. Die Fähigkeit zur vollgrafischen Anzeige wird ab der Leistungsklasse der Sechs-Zoll-Display als selbstverständlich vorausgesetzt. Siemens bietet bereits seit vielen Jahren Panels auf Basis von Windows CE an. Diese Plattformen bieten vom Betriebssystem her und von den Geräteschnittstellen (USB, Ethernet, PC-Card oder MMC-Card) eine ähnliche Offenheit wie PCs und sind voll industrietauglich (Dauerbetrieb, lüfterlos, flexibel einbaubar, IP-Schutzklasse 65 usw.). Heute steht hier eine Palette von Geräten zur Verfügung, die abgestuft nach Anforderung die passende Plattform in punkto Leistungsfähigkeit und Kosten bietet (Bild 1). Da diese Geräte fast so flexibel wie PCs eingesetzt werden können, hat sich Siemens vor rund fünf Jahren entschlossen, seine Windows CE basierten Produkte auch als offene Hardwareplattformen zu vermarkten. Anwender können diese Geräte jetzt ähnlich offen wie PC-Plattformen verwenden. Windows CE Seit 1996 setzt Siemens Windows CE als Betriebssystem für seine Panels ein. Wie schon der Name sagt, hat Windows CE sehr viel mit dem Standard-Windows gemeinsam. Neben dem \’Look and Feel\‘ besitzt Windows CE die gleichen Betriebssystemschnittstellen (Application Programming Interface) wie z.B. Windows XP. Auch die aktuellen Microsoft-Technologien werden unterstützt, wie z. B. Distributed COM (DCOM), Active Data Objects (ADO), DirectX sowie .NET. Die Programmierung ist in bekannten Sprachen wie C++, C# und Visual Basic.net möglich. Unter bestimmten Voraussetzungen lässt sich sogar der Source-Code von Programmen durch entsprechende Kompilierung sowohl auf dem PC unter Win32 (Windows 2000, Windows XP etc.) wie auch unter Windows CE nutzen. Das Know-how der Windowsprogrammierung aus der PC-Welt ist durchaus auch für Windows CE auf den Panel-Hardwareplattformen nutzbar. Viele Programmierer können so für Panel-Hardwareplattformen Software erstellen, da sie Ihre Erfahrungen mit Windows und den Programmier-Tools weiter verwenden können. Projekte lassen sich so schnell und kostenoptimal realisieren, da bekannte Techniken benutzt werden. Bei aller Durchgängigkeit zum PC gibt es aber auch Unterschiede, die man bei Windows CE beachten muss. Durch die Kompaktheit des Betriebssystems gibt es Unterschiede in der Funktionalität. Teilweise benötigt man eine andere Entwicklungsumgebung als MS Visual Studio für die \’normale\‘ Windows-Programmierung. Die nutzbaren Entwicklungsumgebungen sind die Em-bedded Visual Tools, Embedded Visual C 4.2 oder das Compact Framework von Microsoft. Das Compact Framework ist ins normale Visual Studio 2005 integriert (Bild 2). Die anderen Entwicklungswerkzeuge besitzen eine ähnliche Oberfläche wie das Microsoft Visual Studio. Diese Entwicklungswerkzeuge tragen auch dem Umstand Rechnung, dass Windows CE nicht nur eine Geräteplattform, sondern eine Reihe von Geräteplattformen unterstützt, die völlig verschieden aufgebaut sein können. Häufig vergisst man, dass PCs bezüglich der Elektronik/Software-Architektur identisch aufgebaut sind, auch wenn sie außen \’anders aussehen\‘ und der Prozessor mal von Intel, AMD oder anderen Chip-Herstellern stammt. Bei den Panel-Hardwareplattformen mit Windows CE sind die Unterschiede wesentlich ausgeprägter. Hier können sowohl Prozessoren mit völlig anderer Architektur eingesetzt werden (x86, MIPS, StrongARM etc.), wie auch Geräte mit anderen Architekturen und Komponenten. Diese Vielfalt bietet Windows CE jedoch nur im Embedded-Bereich. Andere Bereiche von Windows CE setzen eine ähnliche Gleichheit der Architektur wie im PC-Bereich voraus. Beispiele hierfür ist der Pocket PC, bei dem sich ARM-Prozessoren durchgesetzt haben. Erweiterungsmöglichkeiten von Panels mit Windows CE Erweiterung der Runtime-Funktionalität: Neben dem klassischen Einsatz mit der projektierten HMI-Oberfläche bestehen vielfältige Möglichkeiten, das Einsatzspektrum zu erweitern. Kommt man im Wesentlichen mit einem HMI-System aus und fehlen nur einzelne Funktionen, so kann das HMI-System Simatic WinCC flexible durch selbstprogrammierte \’Controls\‘ und Funktionen erweitert werden, so dass spezielle Anwenderforderungen erfüllt werden. Beispiele hierfür sind der Anschluss von speziellen Lesegeräten (z.B. Barcodeleser) oder die Anzeigen von komplexen Funktionen in Kurvenform. Ebenso lassen sich eigene, komplexe Verarbeitungsfunktionen leicht und effektiv realisieren und in das HMI-System integrieren. Internet-Anwendungen: Häufig wird keine hohe Verarbeitungsleistung benötigt, sondern z.B. die Ein-/Ausgabe von Werten, die jedoch zentral von einem Server erfasst oder verteilt werden sollen. Für solche Anwendungsfälle bieten sich die Internet-Technologien mit einfachen Java-Anwendungen an. Häufig sind hier nicht einmal aufwändige Java-Applets notwendig, sondern die Funktionalität von Java-Scripten reicht völlig aus. Hier sind Panels die ideale Plattform, da Ethernet meist bereits \’on-board\‘ ist, die Geräte voll industrietauglich und nach dem Einschalten schnell und automatisch betriebsbereit sind. Der Internet Explorer kann im Hochlauf gestartet werden und zeigt eine fest einstellbare Seite an. Er hat in diesem Fall keine Menüleiste und der Benutzer ist geführt: Er kann ihn weder beenden noch auf nicht zulässige Seiten navigieren. Andere Programme sind ebenso wenig startbar. Durch die zentrale Verteilung der Applikationen durch den Internet-Server lassen sich solche Systeme sehr einfach warten und bei Bedarf aktualisieren. Dies verringert den Software-Wartungsaufwand, gerade wenn die Anlage sehr viele Clients aufweist. Man muss jedoch beachten, dass nicht alle Funktionen eines Browsers auf PC-Basis auf den Panels zur Verfügung stehen können. Funktionen, die auch auf einem PC-Browser erst zusätzlich installiert werden müssen (z.B. Anzeige von PDF-Dateien, spezielle Controls usw.) sind auf einer Panel-Plattform nicht ablauffähig. Anzeige von Informationen aus dem Intranet: Mit dem Internet Explorer sind trotzdem vielfältige Anzeigen von Informationen zu Aufträgen oder als Hilfestellung möglich. Da die Panels vorrangig zur Bedienung des Prozesses benötigt werden, ist es für den Bediener doch sehr hilfreich, wenn solche Informationen nebenbei abgerufen werden können. Selbst Web-Server sind für Windows CE erhältlich. Somit können diese Geräte im Einzelfall auch selbst als Informations-Server im eigenen Intranet dienen. Selbsterstellte Programme: Es gibt viele Anwendungen, in denen weder ein HMI-System noch eine Web-Applikation die optimale Lösung ist. Hier bietet sich dann die Möglichkeit, die Durchgängigkeit von Windows CE zu Standard-Windows voll auszunutzen, da Applikationen ja ähnlich wie auf dem PC erstellt werden können. Der Einsatzvielfalt sind hier kaum Grenzen gesetzt. Man muss jedoch bedenken, dass diese Geräte nicht die Leistungsfähigkeit eines ausgewachsenen PCs mit Windows-Betriebssystem und dafür auch bei weitem nicht dessen Ressourcenbedarf an Hauptspeicher oder Plattenkapazität besitzen. In vielen Fällen reicht jedoch die Leistung der heutigen Panels für eine industrielle Anwendung völlig aus. Kompaktstationen mit Bedien- und Steuerungsfunktionalität: Seit Windows CE 3.0 ist die Echtzeitfähigkeit des Betriebssystems so gut, dass das System auch als Basis für eine zusätzlich ablaufende Software-SPS geeignet ist. Sogar, wenn auch das HMI-System auf den Geräten parallel läuft. Siemens bietet dafür die Software-SPS Simatic WinAC/MP auf den Panels der oberen Leistungsklasse an. Zusammenfassung Damit die Panel-Hardwareplattform einfach und problemlos über das bereits erreichte Maß an Flexibilität hinaus einsetzbar sind, bietet Siemens diese Offenheit im Rahmen des \’Open Platform Program\‘ an. Es steht für das Konzept, die Geräte mit notwendigen Software-Tools und Beratungsleistung zu vermarkten, um so für den Anwender kostenoptimal eigene Realisierungen zu ermöglichen. Die Gerätepalette beinhaltet hierbei sowohl mobile wie auch stationäre Plattformen. Bei den stationären Plattformen werden neben Touch- auch Tastengeräte angeboten. Diese Palette beinhaltet Geräte mit unterschiedlichen Displaygrößen und Leistungsklassen. Bei den mobilen Panel-Hardwareplattformen können sowohl das Mobic-Panel mit Funkkopplung wie auch die neuen Mobile Panels mit Kabelanschluss eingesetzt werden.
Thematik: Allgemein
Ausgabe: SPS-MAGAZIN HMIS 2007
Siemens AG
