Einfaches Bedienen und Beobachten mit HTML
Wie wird nun eine Bedienoberfläche erstellt? Die einfachste Methode besteht darin, eine handvoll HTML-Seiten in der Steuerung zu hinterlegen. HTML hat den Vorteil, dass es unzählige Editoren gibt, mit denen das Erstellen von Web-Seiten einfach und komfortabel ist. Dabei reicht die Spanne von kostenfreien aber nicht minder leistungsfähiger Freeware bis hin zu kommerziellen Profi-Tools. Wer will kann sogar Word-Dateien im HTML-Format speichern. HTML bietet sich vor allem für statische Service-Seiten an. Wenn es darum geht, Parameter eines Prozesses zu setzen oder Maschinendaten abzurufen, kann das ohne grossen Aufwand mit einer HTML-Seite bewerkstelligt werden. Daten von der Steuerung können z.B. in Tabellen dargestellt werden, Daten zur Steuerung können mittels Formularen eingegeben werden. Wie kann man nun Steuerungsdaten in eine HTML-Seite einbetten? Die Antwort lautet: über spezielle Tags. An der Stelle, an der in einer HTML-Seite SPS-Daten dargestellt werden sollen, werden definierte Tags notiert. Beispielsweise bewirkt das Tag \“%PDP,,MW100,d\“, dass an der Stelle der HTML-Seite der Wert des Merkerworts 100 in dezimalem Format eingefügt wird. Wird nun die HTML-Seite durch einen Browser angefordert, durchsucht der steuerungsinterne Web-Server die HTML-Seite nach solchen Tags und ersetzt diese durch die aktuellen SPS-Daten. Erst dann wird die Seite an den Browser übergeben. Diese Technik nennt sich SSI (Server Side Includes, siehe Teil 1 dieser Artikelreihe) und wird auch in Standard-Server-Anwendungen angewandt. Der Informationsgehalt einer solchen dynamischen HTML-Seite wird zum Zeitpunkt der Anforderung auf dem Server zusammengestellt. Ist die Seite einmal in den Browser geladen, ändert sie sich nicht mehr. Will man aktuelle Werte haben, muss der Bediener die Seite neu laden (Refresh). HTML bietet auch die Möglichkeit, Web-Seiten fortlaufend innerhalb eines Zeitintervalls neu zu laden; allerdings resultiert eine solche Vorgehensweise in einem unruhigen, flackernden Bildaufbau und ist weniger empfehlenswert. Mehr Dynamik auf HTML-Seiten kann durch JavaScript erzielt werden. JavaScript wird im Browser abgearbeitet und ermöglicht Animation sowie einen kontinuierlichen Zugriff auf die Steuerungsdaten, ohne jedes Mal die Seite neu zu laden. Hierzu bietet der Web-Server in der SPS eine CGI-Schnittstelle (siehe Teil 1 dieser Artikelreihe). Durch entsprechende CGI-Befehle können dann mit JavaScript Daten aus der Steuerung angezeigt werden. Die Anwendung von JavaScript erfordert jedoch eine gewisse Kenntnis dieser Script-Sprache, was im Automatisierungsumfeld nicht immer der Fall ist.
Java-basiertes Visualisieren
Nun ist es nicht jedermanns Sache, Bedienoberflächen in JavaScript zu programmieren. Vielmehr arbeitet man in der Automatisierungstechnik mit vollgrafischen Editoren, die eine komfortable Erstellung von Bedienoberflächen ermöglichen. Auch für Web-Visualisierungen stehen derartige Editoren zur Verfügung, wie etwa der S-Web-Editor von Saia-Burgess Controls. Der S-Web-Editor bietet eine Vielzahl, für Automatisierungsaufgaben typische, vorgefertigte Visualisierungselemente, welche einfach per Maus platziert und lediglich noch parametriert werden müssen. Beispielhaft zu nennen wären Funktionen wie Farbumschläge, Editfelder für SPS-Variable, grafische Balkendiagramme für Analogwerte aber auch Alarm- und Trendfunktionen. Hierbei unterscheidet sich der S-Web-Editor in punkto Funktionalität und Leistungsfähigkeit von einer handelsüblichen Visualisierungs-Software nicht. Grundlegend anders ist jedoch das Resultat, welches der S-Web-Editor generiert. Konventionelle Visualisierungssoftware erzeugt als Ergebnis eine oder mehrere Dateien mit einem proprietären Format, in denen die Visualisierung bzw. die Bedienoberfläche definiert ist. Das Zielsystem, also ein Bedienpanel oder auch ein PC, interpretiert diese Dateien und stellt sie dar. Hierzu muss das Zielsystem in der Lage sein, die Dateien der Visualisierung zu verstehen. Dies gewährleistet ein Software-Client, welcher bei einem Bedienpanel Bestandteil des Betriebssystems ist und bei einem PC in Form eines (meist kostenpflichtigen) Run-Time-Moduls installiert sein muss. Um die Bedienoberfläche darzustellen, muss das Zielsystem also entsprechend vorkonfiguriert bzw. eine vorgegebene HW/Softwareplattform sein. Der S-Web-Editor hingegen baut auf die plattformunabhängige Software-Umgebung Java. Java ist speziell für offene Web-Anwendungen entworfen und lauffähig auf unterschiedlichsten Plattformen, angefangen von Windows-PCs, McIntosh-Rechnern bis hin zu Linux/Unix-Systemen. Mit der Applet-Technik bietet Java ein leistungsfähiges Konzept, Anwendungen auf einen Zielrechner automatisch zu übertragen und zu starten. Ein Applet ist eine Java-Anwendung, welche im Browser des Zielrechners ausgeführt wird. Wie funktioniert nun der Applet-Machanismus? Auf ein Applet wird innerhalb einer HTML-Seite verwiesen. Öffnet der Benutzer diese HTML-Seite, lädt der Browser automatisch das Applet und startet es. Einmal gestartet, kann das Applet selbständig weitere Dateien nachladen bzw. eine Kommunikation zum Web-Server (in unserem Falle eine Steuerung) aufbauen. Kreiert man eine Bedienoberfläche mit dem S-Web-Editor, erzeugt dieser eine HTML-Seite (Start-Seite) mit einem Verweis zu einem Java-Applet, das Applet selbst sowie jeweils eine Datei für jede Bildschirmseite der Visualisierung. Der Anwender muss lediglich die Start-Seite im Browser aufrufen und startet so die Visualisierung. Im Gegensatz zur herkömmlichen Visualisierungstechnik muss bei Web-basierten Visualisierungen also kein Software-Client auf dem Zielsystem vorinstalliert sein – er wird in Form eines Applets automatisch vom Server übertragen und gestartet. Navigiert der Benutzer innerhalb der Bedienoberfläche, lädt das Applet die korrespondierenden Dateien für die Bildschirmseiten von der Steuerung. Das Applet-Konzept gewährleistet eine 100%-ige Plattformunabhängigkeit und eröffnet einen bisher nicht gekannten Grad an Flexibilität. Um eine Bedienoberfläche auf einem PC oder Panel anzeigen zu können, ist lediglich die Kenntnis der URL bzw. IP der Steuerung notwendig. Sonstige Installationen bzw. ein Abgleich zwischen den Versionen des Visualisierungsprojektes und des Steuerungsprogrammes erübrigen sich.
Kombination verschiedener Darstellungsarten
Eine Web-basierte Bedienoberfläche ist nicht nur isoliert zu sehen. Einmal erstellt, kann eine Web-Visualisierung mit weiteren Technologien und Elementen ergänzt werden. Eine HTML-Seite kann beispielsweise in Frames aufgeteilt werden, wobei in den einzelnen Frames jeweils eine Web-Visualisierung aktiv ist. Derart können mehrere Steuerungen über eine Web-Seite überwacht werden. Weiter kann man einen Frame für die Navigation reservieren und dann einzelne Steuerungen anwählen. Auch lassen sich über HTML-Web-Seiten Multimediaelemente wie z.B. ein Service-Video oder ein Live-Video von einer Anlagen/Maschinen-Sektion einbinden. Oder man verlinkt gleich die Web-Site des Kundendiensts und bietet so eine komfortable Ersatzteilbestellung. Die Möglichkeiten in der Kombination von Web-Inhalten sind quasi unbegrenzt und unterstreichen die Fähigkeiten der offenen Web-Technik.
