Heutige Automatisierungssysteme, inklusive der benötigten Software, werden aus einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten zusammengesetzt. Neben der verwendeten Hardware hat die Software in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen.

Sowohl Hersteller als auch Anwender evaluieren, inwieweit neue Softwaretechnologien zur Kostenreduzierung beitragen können. Daher suchen Systemintegratoren und OEMs insbesondere nach integrierten Softwarepaketen und nicht nach Insellösungen. Sie erwarten, dass neben herkömmlichen Steuerungsapplikationen auch die Visualisierung mit den gleichen Werkzeugen realisiert werden können. Darüber hinaus sollen Aufgaben wie Antriebssteuerung, Kommunikation zwischen verschiedenen Stationen und die automatische Bereitstellung von Maschinen- und Prozessdaten für Internet-Applikationen mit erledigt werden können.

Die Lösung – CIMPLICITY ME
Unter Verwendung moderner Softwaretechnologien wie COM/DCOM, Active-X und OPC hat GE Fanuc eine innovative Softwarelösung entwickelt, die die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt. CIMPLICITY ME, die objektorientierte Steuerungslösung fungiert als Rahmen und bietet eine Umgebung, in der industrielle Steuerungen auf PC-Basis, Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) und Systemverwaltungssoftware nahtlos zusammenarbeiten können. Die Soft-SPS CIMPLICITY Fusion, die Visualisierungskomponente CIMPLICITY View und die optionale Systemverwaltung fxManager™ sind Beispiele offener Software, die in der CIMPLICITY ME-Umgebung arbeiten.

Steuerung der Bandsägen
Die Firma Randek Maskin AB, mit Sitz in Falkenberg in Schweden, ist einer der führenden Hersteller von Schneidemaschinen für die Bauindustrie und hat unlängst für die Steuerung ihrer Bandsägen ein Soft-SPS-Konzept eingeführt. Randek fertigt und vertreibt die Sägen weltweit. Wichtig beim Entwurf des Steuerungssystems war die Netzwerkfähigkeit mit anderen Fertigungssystemen zwecks Datenaustausch. Die Hardwarekosten für das Steuerungssystem konnten auf ein Minimum beschränkt werden. Zudem sollte das System eine hohe Rechenleistung für rasche Berechnungen bei laufendem Sägebetrieb bieten.
Die Bandsägen haben vier Achsen, jeweils eine für den Winkel, die Neigung, die Länge und die Mittellinie des Sägeblatts. Diese vier Achsen werden von direkt gestarteten asynchronen Motoren gesteuert, die von einem Impulskodierer positioniert werden. Die Kalibrierung der Achsen erfolgt zunächst durch manuelle Bewegung bis zu den beiden äußeren Endpunkten. Auf diese Weise kann der Impulskodierer für jede Achse die Positionen zwischen diesen Endpunkten exakt interpolieren. So hat die Längsachse zum Beispiel eine Reichweite von 5 m, wobei eine Million Impulse den verschiedenen Positionen entlang dieser Achse entsprechen.
Nach der Kalibrierung müssen die Bremswege geprüft werden, da die Motoren direkt gestartet bzw. gestoppt werden. Wird zum Beispiel bei einem Bremsweg von 0,7° eine Winkelstellung von 127° benötigt, muss der Motor in Vorwärtsbewegung bereits bei 126,3° gestoppt werden..

Gründe für die Wahl von CIMPLICITY ME
Es ist oft schwierig, auf einem PC-gestützten System Berechnungen in Kontaktplan-Format zu schreiben und zu unterstützen. Randek suchte Hilfe bei GE Fanuc und wählte CIMPLICITY ME als objektorientierte Steuerungslösung. In dieser Umgebung arbeitet CIMPLICITY Fusion als komplette Steuerungslösung auf PC-Basis. Unter Windows NT kann Soft-Echtzeitverhalten für die Mehrzahl der Applikationen gewährleistet werden. Die Soft-SPS bezieht ihre Variablen aus der integrierten Datenbank und kann gemäß IEC61131-3 mit Kontaktplan (LD) und Ablaufsprache (SFC) programmiert werden. Leistungsfähige Diagnosewerkzeuge stehen während Inbetriebnahme und Produktion zur Verfügung. Änderungen an der Anwender-Software können Online ohne Anhalten der Anlage oder Maschine vorgenommen werden.
Randek verwendet Structured Text beim Schreiben der Berechnungen, die anschließend zur Weiterbearbeitung in die beim Kunden eingesetzte Sprache übersetzt werden können, während die Programmierung der Maschinensteuerung in Kontaktplan erfolgt. Die Berechnungen lassen sich auf diese Weise besser nachvollziehen. Tatsächlich wurde die Maschinensteuerung mit Hilfe eines Flussdiagramms programmiert, das eine bessere Übersicht bietet und die Fehlersuche erleichtert. Bei Bedarf werden punktuell Kontaktplan-Funktionen aufgerufen.
CIMPLICITY View ist eine intuitive 'Drag-and-Drop'-Schnittstelle, mit der Entwickler HMIs in Rekordzeit erstellen können. Sie lässt sich für Maschinen und Anlagen jeder Größe skalieren und bietet eine leistungsfähige Palette an Grafikwerkzeugen, Alarmen, Trends, Statistiken und Skripten. Mit Hilfe ihrer animierten Grafiken können Bediener Prozesse einfach überwachen und steuern.
Zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit des PC-gestützten Systems fällte Randek eine Reihe von Grundsatzentscheidungen:

• Grundlage war ein in das Bedienfeld integrierter Industrie-PC mit Touchscreen. Zusätzliche Anschlüsse für Maus, Tastatur oder Disketten-/CD-ROM-Laufwerk sollte es nicht geben. Dadurch wurde die Integrität eines bewährten Systems sichergestellt, in das überdies keine potentiell störenden Fremdanwendungen vom Bediener eingespielt werden können.
• Der Einbau einer hochleistungsfähigen Zählerkarte ermöglicht Abtastzeiten von 10 ms bei rund 100 Ein-/Ausgängen.
• Die Nutzung von CIMPLICITY ME hat zudem den Vorteil, dass CIMPLICITY ME in der Lage ist, einen Systemabsturz von Windows NT aufzufangen, um die Anwendung intakt zu halten.

Vorteile von FrameworX für Randek
In der Praxis ergaben sich durch den Einsatz von FrameworX im wesentlichen folgende Vorteile:

• Maschinensteuerung und HMI sind integrierte Bestandteile eines Programms, so dass die Verzögerungen entfallen, die sich bei separaten Systemen für den Datenaustausch ergeben würden.
• Es gibt so gut wie keine Adressierprobleme. Die Adressen haben sinntragende Namen und CIMPLICITY ME sorgt durchweg für deren Eindeutigkeit.
• Die Programme lassen sich auch ohne Anbindung an die SPSen einer neuen Maschine bereits im Vorfeld auf einem PC testen. So kann jedes Teilprogramm mit Testdaten geprüft werden, während die eigentliche Maschine noch gebaut wird. Das Programm kann so auch vom Kunden noch vor der Auslieferung des Gesamtsystems bewertet werden.

Fazit

Schon heute gibt es ein einheitliches Tool und eine einzige Schnittstelle, die leicht zu erlernen und bedienen ist. Mit der neuen objektorientierten Technologie besitzen Ingenieure jetzt die Möglichkeit noch effizientere Steuerungslösungen in noch kürzerer Zeit auszuarbeiten. Die vereinfachte Bedienung und Wartung der Anlage oder Maschine führt zu reduzierten Betriebskosten und kürzeren Ausfallzeiten. Das Praxisbeispiel Randek zeigt, dass kostengünstige und sehr effiziente Applikationslösungen mit der Software FrameworX erzielt werden können.