Der „Druckertreiber“ in der Automation

OPC-Drive-Server

Modulare Maschinenkonzepte sind mit Hilfe intelligenter Antriebe und standardisierter Feldbussysteme einfach realisierbar. Die Kommunikation zu den Programmen ist allerdings nicht definiert.

Bei den Anwendungsprogrammen haben sich im Wesentlichen windowsbasierende Programme durchgesetzt. Jedes dieser Tools hat jedoch unterschiedliche Schnittstellen. Schon die Anpassung dieser Tools an die Softwareschnittstellen von Kartenherstellern für Feldbussysteme erfordert einen erheblichen Entwicklungsaufwand. Betrachtet man dann noch die Schnittstellen der Tools untereinander und die Unterstützung gerätespezifischer Funktionalität, so ist deutlich zu erkennen, dass gerade in diesem Bereich enorme Einsparungspotentiale für den Maschinen- und Anlagenbauer vorhanden sind.

Die OPC-Antriebsinnovation
Lenze hat in Verbindung mit der DRIVECOM-Nutzergruppe eine Lösung der soeben beschriebenen Problematik erarbeitet. Der Kern dabei ist der definierte Software-Schnittstellenstandard OPC (OLE for Process Control), der auf den Windows-Technologien OLE, COM und DCOM aufbaut. Diese Technologien bilden den Kern von offenen Automatisierungssystemen. Bei der genauen Betrachtung der bisherigen OPC-Konzepte und -Implementierungen wurde jedoch erkannt, dass die aufgeführten Schwierigkeiten nur vereinzelt verbessert werden. Beim bisherigen OPC-Einsatz sind außerdem nicht unerhebliche Konfigurationsarbeiten zu leisten. Hier setzt nun das DRIVECOM-Konzept des OPC-Drive-Servers mit einer Plug & Play-Strategie an, um eine deutlich verbesserte Engineeringeffizienz und damit Kostenreduzierung zu erreichen.
Als Vorbild wurde das Druckerkonzept bei Windows gewählt. Der Druckerhersteller liefert neben seiner Hardware – dem Drucker – einen Druckertreiber. Mit diesem Druckertreiber werden die besonderen Leistungen des Gerätes allen Anwendungsprogrammen einfach zur Verfügung gestellt. Ähnlich diesem Konzept ist auch die OPC-Antriebsinnovation aufgebaut. Das Kernelement ist ein OPC-Drive-Server. Er bildet eine Schicht zwischen einem OPC-Busserver für verschiedene Feldbussysteme und einem Anwendungsprogramm mit OPC-Client-Schnittstelle. Der Drive-Server ist, wie der Drucker-Treiber, herstellerspezifisch. Zu den Anwendungstools besitzt er jedoch für die wesentlichen Funktionen eine einheitliche Darstellung. Er kapselt somit firmenspezifische Funktionen und stellt sie der Anwendung einfach zur Verfügung.

Vereinfachungen im Engineeringprozess
Durch die OPC-Schnittstelle zum unterlagerten OPC-Feldbus-Server ist eine Austauschbarkeit des Feldbussystems möglich. Damit dieses nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch funktioniert, arbeitet die DRIVECOM gemeinsam mit verschiedenen Feldbus-Serverherstellern an dieser Aufgabe. Die OPC-Technologie legt bereits fest, dass Parameter gruppiert und per eigendefinierten Namen angesprochen werden können. Normalerweise müssen jedoch alle Antriebsparameter vom Anwender manuell eingegeben werden. Der Drive-Server geht hier einen wesentlichen Schritt weiter, indem er automatisch alle Variablen des Antriebs definiert und den sogenannten Namensraum in den OPC-Servern aufbaut. Somit können alle Anwendungsprogramme über die OPC-Browse-Funktion die Antriebsparameter mit verständlichen Namen ansprechen. Das mehrfache Anlegen von Variablennamen in den verschiedenen Anwendungsprogrammen gehört der Vergangenheit an. Mit dieser Funktion ist eine gemeinsame Variablendatenbasis aller Anwendungsprogramme geschaffen. Parametersätze oder Antriebsprogramme können mit den herstellerspezifischen Antriebstools erstellt werden. Das Ergebnis kann jetzt von verschiedenen OPC-Anwendungsprogrammen genutzt werden, indem diese Programme nur noch dem Drive-Server den Dateinamen der Daten und die gewünschte Aktion mitteilen. Die Übertragung zum Antriebssystem übernimmt nun selbstständig der Drive-Server. Somit entfallen umfangreiche Programmierungen beim Wechsel des Fertigungsproduktes oder im Servicefall für die automatische Geräteparametrierung.
Der Zugriff auf intelligente Subsysteme wie Mehrachsantriebe oder dezentrale Komponenten mit jeweils nur einem Feldbusanschluss wird entscheidend vereinfacht. Der OPC-Drive-Server integriert die Subsysteme beim Aufbau des Namensraums und führt firmenspezifische Protokolle automatisch aus. Somit erscheint das Subsystem dem Anwender wie ein Gerät und er braucht sich um firmenspezifische Realisierungen nicht zu kümmern. Firmenspezifische Antriebsfunktionalitäten oder DRIVECOM-Profildefinitionen können vereinfacht werden. Zum Beispiel könnte das Starten und Stoppen des Antriebes, das mit der jetzigen DRIVECOM-Zustandsmaschine aufwendig ist, deutlich komfortabler gestaltet werden. Durch die einheitliche OPC-Schnittstelle zum Drive-Server werden die Antriebshersteller ihre Tools mit entsprechender Schnittstelle anbieten. Somit ist die Integration der Antriebstools gelöst. Durch den offenen Standard OPC und den Vereinheitlichungen von Basisfunktionen durch die DRIVECOM können unterschiedliche Antriebe einfach in die Engineeringebene integriert werden. Dieses ist jedoch nicht mit einer Austauschbarkeit der Gerätehersteller zu verwechseln, da beim Drive-Server-Konzept antriebsspezifische Regelungen nicht betrachtet werden.

Im praktischen Einsatz
Das Ziel des OPC-Drive-Servers ist, das Arbeiten mit den zugehörigen Antrieben und den verschiedenen Bussystemen durch Plug & Play sehr einfach zu gestalten. Installation des Drive-Servers auf Windows-NT, Angabe des Feldbusservers – Konfiguration abgeschlossen. Der Drive-Server erkennt automatisch welche Antriebe am Feldbus vorhanden sind und konfiguriert sich selbstständig. Von den Anwendungsprogrammen kann nun durch die OPC-Standardschnittstelle „Browse“ der Drive-Server angesprochen werden. Man erhält eine grafische Darstellung der Antriebe am Bus. Zu jedem Antrieb werden Standardfunktionalitäten und die herstellerspezifischen Parameter dargestellt. Erstellen einer Parametergruppe per Maus. Nach dem Benennen der Gruppe ist auch schon die Variablenkonfiguration abgeschlossen. Es können beliebig viele Variablengruppen angelegt werden.
Durch Aufrufen des OPC-Lese- oder Schreibauftrages mit dem Variablengruppennamen kann bereits mit den Antrieben kommuniziert werden.
Soll ein Parametersatz eventuell beim Anlagenstart zu einem Antrieb übertragen werden, so ist das äußerst einfach mit Hilfe des „Global Drive Control“-Programms realisierbar.

Schlusswort
Durch den OPC-Drive-Server kommt es zu deutlichen Vereinfachungen mit entsprechender Kostenreduzierung in der Projektierung und in der späteren Wartung bzw. Erweiterung. Der Anwender dieses Systemkonzeptes wird in die Lage versetzt, die für seine Automatisierungsaufgaben optimalen Komponenten von verschiedenen Herstellern einzusetzen und das System durch eigene Komponenten oder Programme zu ergänzen.

Lenze Antriebstechnik
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Die Automatisierung von z. B. Konturschneideverfahren wird sich in Zukunft mit Hilfe des OPC-Drive-Servers deutlich einfacher gestalten.