Steuerrelais EasyE4 von Eaton

Die Möglichkeit mit der EasyE4 eigene Funktionsbausteine zu erstellen, erleichtert die Programmierung für Benutzer. Eaton

Steuerrelais haben in vielen Bereichen der Automatisierung ihren festen Platz gefunden. Durch ihre einfache Handhabung, die vielfältigen Möglichkeiten und schnelle Einarbeitung in die Technik haben die Geräte zudem zu sinkenden Kosten beigetragen. In der Vergangenheit hat jedoch häufig die Anzahl der physikalischen Ein- und Ausgänge des Steuerungssystems nicht ausgereicht oder es fehlten Funktionsbausteine zu speziellen Technologien. In einer derartigen Situation oder wenn Fachabteilungen sich mit dem Kontaktplan beziehungsweise Funktionsplan nicht anfreunden konnten, musste häufig das erarbeitete Automatisierungskonzept auf ein anderes Steuerungssystem umgestellt werden. Unter anderem deshalb übertreffen die Kosten der Softwareentwicklung, Inbetriebnahme und Pflege der Anlage und deren Anwendungssoftware die Kosten der Steuerung bei Weitem.

Allerdings profitieren Kleinsteuerungen zunehmend von Neuerungen in der Vernetzungstechnik, der Visualisierung und Erweiterbarkeiten der physikalischen Ein- Ausgangsebene. Für spezialisierte Anwendungen bieten die Hersteller von Kleinsteuerungen zusätzlich Technologie-Bausteine, um entsprechende Messverfahren, Regelungen, Antriebssysteme und vieles mehr zu unterstützen. Typische Herstellerbausteine sind:

  • Daten- und Registerbausteine
  • Steuer- und Regelbausteine
  • Impulsausgabe und Pulsweitenmodulation
  • Skalier- und Umrechnungsfunktionen

Trotz aller Anstrengungen decken diese Bausteine nicht alle Technologien ab. Umso wichtiger ist es, dass der Anwender mit einer hochsprachenähnlichen Programmierung eigene Technologien durch eigene Anwenderbausteine („UF“, User Functionblocks) abdecken kann. Die für diese vielfältigen Aufgaben benötigte Flexibilität bietet die Programmierung mit „Strukturiertem Text“ („ST“). Diesen Lösungsansatz bietet nun auch die Kleinsteuerung EasyE4, neben den weiteren Programmiermethoden KOP, FUP und EDP (Easy Device Programming).

Wiederverwendbare komplexe Bausteine erstellen

Netzwerk im FUP: Die AND–Funktion lässt sich über „+“ erweitern

Netzwerk im FUP: Die AND–Funktion lässt sich über „+“ erweitern Eaton

Bei der Definition von eigenen Funktionsblöcken ist zu unterscheiden, ob lediglich einzelne Sprachelemente (Kontakte, Spulenzuweisungen) beziehungsweise Bausteine zusammengefügt werden oder tatsächlich mit einer textbasierten Programmiersprache komplexe Bausteine erstellbar sind und diese in einer Bibliothek verwaltet werden können. Das Importieren und Exportieren derartiger geprüfter und erprobter Anwender-Bausteine verkürzt ebenso die Realisierungszeiten wie es projektübergreifend die Gesamtkosten in einem Unternehmen durch die spätere Wiederverwertbarkeit in ähnlichen Projekten senkt.

Unterschiedliche Gründe führen dazu, dass Anwender Software-Module selbst erstellen wollen. Dazu zählen:

Netzwerk im Kontaktplan

Netzwerk im Kontaktplan Eaton

Bei Schaltungen mit immer gleichen Verriegelungen und Überwachungen – wie sie häufig bei Antriebs- oder Pumpensteuerungen zu finden sind – reduzieren wiederverwendbare Module die Entwicklungszeit deutlich. Derartige Module („UF“) lassen sich in bestimmten Grenzen auch im Kontakt- oder Funktionsplan erstellen und sind anschließend immer wieder gleich anwendbar.

Ein weiteres Motiv für die Entwicklung eigener „UFs“ kann darin bestehen, dass die vorhandenen Hersteller-Bausteine zur Realisierung der geforderten Funktionen oder die Komplexität einer Aufgabenstellung nicht ausreichen. Um die konkrete Anwendung auch in einem solchen Fall mit einer Kleinsteuerung zu lösen, braucht es eine leistungsfähige Programmiersprache wie „ST“.

Ein weiterer Grund für das Erstellen eigener „UFs“ kann die effiziente Nutzung der System-Ressourcen der Steuerung sein, Zyklus-Zeiten oder Speicher. Hersteller-Bausteine stellen sehr viele Funktionen bereit und sind sehr universell – fordern damit aber mehr System-Ressourcen. Anwenderbausteine hingegen sind auf spezifische Funktionen ausgelegt und für die konkrete Applikation optimiert.

Hohe Dynamik der Antriebe – Interrupt-Bausteine

Maschinen und Anlagen werden in der Regel nach der Produktivität, dem Geschwindigkeitsverhalten und der Varianz in der täglichen Produktion (Rüst- und Umrüstzeiten) bewertet. Zähler, wie sie von Wegmessungen oder aus der Fördertechnik bekannt sind, benötigen sehr schnelle, zeitnahe Reaktionen, ebenso wie das Schalten bestimmter Eingänge, mit denen Packstücke, Werkstücke oder Produkte hochgenau positioniert werden sollen. Doch auch Geschwindigkeitsmessungen, Teileverfolgung und Positionierung sowie Wiegevorgänge benötigen kurze Reaktionszeiten bis hin zu Interrupt-Möglichkeiten. Genau für derartige Anforderungen wurde die Interrupt-Fähigkeit in die Steuerrelais der neuen Generation „EasyE4“ integriert. Die Verfügbarkeit von Interrupt-Routinen mit dem Steuerrelais ermöglicht diesen Geräten, ähnlich wie eine SPS auf externe Signale, Fehlermeldungen oder ähnliches ohne Zeitverzögerung zu reagieren und die entsprechenden Reaktionen auszuführen. Verfügbar sind zählergesteuerte, flankengesteuerte und zeitgesteuerte Interrupt-Routinen, wie sie auch in vielen komplexeren SPS zum Einsatz kommen.

Programmiersprachen kombinieren

Grenzen Grafischer Programmiermethoden – Sprünge

Komplexere Strukturen bis hin zu Schleifenbildungen sind auch im „KOP“ oder „FUP“ möglich, allerdings nur in Verbindung mit Sprunganweisungen. Diese werden jedoch in der modernen Software-Technik nicht mehr verwendet. Hier kommen längst schon fertige und allgemein anerkannte Konstrukte wie Alternativ-Entscheidungen ( IF … THEN … 😉 oder normierte Schleifen-Konstrukte bzw. Fall-Entscheidungen wie „WHILE…“, „CASE…“ usw. zum Einsatz.

Keine Programmiersprache allein ist ideal, um sämtliche Probleme einer Automatisierungsaufgabe zu lösen und die Erwartungen aller Projektbeteiligten zu erfüllen: So nutzt eine sehr abstrakte Programmiersprache wie der Strukturierte Text zwar dem Spezialisten, schafft jedoch Expertenabhängigkeit. Daher ist es hilfreich, wenn sich die Programmiersprachen miteinander kombinieren lassen. Der Fachingenieur wird froh sein, seine komplexen Regelungen oder Datenaufbereitungen im „ST“ zu schreiben, gleichzeitig wird die Arbeit des Elektrofachmanns erleichtert, wenn er den bekannten Kontaktplan für seine Aufgaben der Überprüfung und Änderung von Verriegelungen und Parametrierungen verwenden kann. Im „ST“ erstellte Funktionsbausteine lassen sich im „KOP“, „FUP“ oder wiederum im „ST“ einbinden. Erst durch die Kombination der verschiedenen Programmiersprachen entfalten Kleinsteuerungen ihre volle Leistungsfähigkeit. Die dadurch entstehende Vielfalt trägt zu kürzeren Realisierungszeiten, geringerer Expertenabhängigkeit, höherer Akzeptanz der Beteiligten und leistungsfähigen Lösungen bei niedrigeren Kosten bei.

Modularer Anwender-Softwareaufbau und anwendbare Programmiermethoden.

Modularer Anwender-Softwareaufbau und anwendbare Programmiermethoden. Eaton

Die Parametrierung der Hersteller- und Funktions-Bausteine befindet sich im „KOP“ wie auch im „FUP“ (und auch im „ST“) einheitlich unterhalb des Schaltplans, sobald der entsprechende Hersteller- oder Anwender-Baustein angewählt wurde. In dieser „Parametrierung“ werden jedoch nicht nur die notwendigen Variablen beziehungsweise Werte zugewiesen, sondern auch die Funktionalität ausgewählt und eingestellt. Diese Einheitlichkeit kommt einer einfachen Handhabung und schnellen Erlernbarkeit entgegen.

Software Tool zur Projekt-Entwicklung

Die Einstellung und Parametrierung der Funktionsbausteine (hier Zeitrelais) sind in den unterschiedlichen Programmiermethoden gleich.

Die Einstellung und Parametrierung der Funktionsbausteine (hier Zeitrelais) sind in den unterschiedlichen Programmiermethoden gleich. Eaton

EasySoft 7 ist das Entwicklungswerkzeug zur Projekt-Entwicklung mit EasyE4-Geräten beziehungsweise Netzwerkverbindungen und den notwendigen Einstellungen. Folgend werden einige Aufgaben der Entwicklungsumgebung genannt:

  • Projektaufbauten definieren
  • Gerätekonfigurationen erstellen
  • Web-Zugriffe regeln
  • E-Mail-Übertragungen einstellen
  • Programme der Geräte des Projektes in unterschiedlichen Programmiermethoden erstellen („KOP“, „FUP“, „ST“)
  • Programme übertragen / Kommunikation
  • micoSD-Karten formatieren und Dateien verwalten
  • geloggte Daten auf den Rechner übertragen
  • IP-Teilnehmer im Netzwerk scannen, erkennen und identifizieren
  • Simulation
  • Logische Funktionen überprüfen
  • Visualisierungen testen und dokumentieren
  • Mathematische Berechnungen prüfen
  • Indirekte Operanden-Zugriffe auf Robustheit untersuchen
  • Tests durchführen, die an laufenden Anlagen kaum möglich sind (etwa Haltepunkte setzen)

Neben der EasySoft 7 gibt es die Möglichkeit zur Inbetriebnahme über das Internet in Kombination mit einem Web-Browser. In allen Programmiermethoden („KOP“, „FUP“, „ST“, „EDP“) lassen sich mittels eines Web-Browser unter Windows, Apple und Android Zustände der Operanden, Hersteller- und Anwender-Bausteine ablesen und einstellen. Der Web-Browser kann ebenso die erzeugte Visualisierung farbig wiedergeben und die aktivierten P-Tasten sind entsprechend zu betätigen.

EDP – Easy Device Programming

Kleinsteuerungen oder Steuerrelais waren von Beginn an auch immer in einer Version mit Display und Programmiertasten erhältlich – also ein frei programmierbares Steuergerät, Programmiergerät sowie Bedien- und Anzeigegerät in einem. Natürlich lässt sich die gesamte Programmierung im Easy Device Programming („EDP“) über den PC durchführen, ebenso ist mit dem PC eine umfangreiche Simulation der Anwendungssoftware und Visualisierung unter „EDP“ möglich. Doch gerade der für die Inbetriebnahme der Steuerung verantwortliche Techniker schätzt häufig die Möglichkeit, ohne PC oder weitere Hilfsmittel den momentanen Status von Verknüpfungen zu überprüfen, Parameter einzustellen und umprogrammieren zu können.

Vorstellung des Steuerrelais easyE4 auf der SPS IPC Drives

Aufbau der Software an die Maschine anpassen

Die Programmierung am PC bietet mehr Flexibilität als die Eingabe an der Steuerung.

Die Programmierung am PC bietet mehr Flexibilität als die Eingabe an der Steuerung. Eaton

Maschinen- und Anlagen-Baugruppen lassen sich durch die Anwender-Bausteine abbilden, was die Möglichkeit eröffnet, Software so aufzubauen, wie es dem mechanischen Lösungsansatz entspricht. Das bedeutet, so wie eine Anlage aus vorgefertigten Systemen zusammengebaut wird, so wird auch die Software aus erprobten Modulen (User Functionblocks / „UF“) zusammengestellt.

Die EasyE4 verbindet die einzelnen Geräte und damit die mechanischen Module über Netzwerke auf der Basis des Ethernet-basierten „Net“-Netzwerk und je nach Anforderung zusätzlich über Modbus TCP IP auf dem gleichen Ethernet-Kabel. Diese Netzwerkmöglichkeiten stehen ohne Zusatzkosten auf der EasyE4 zur Verfügung. Auch die Anwendung der Netzwerke muss wiederum einfach sein, damit durch die Netzwerktechnik ebenfalls keine Experten-Abhängigkeiten entstehen. Darum greift der Anwender auf die bewährten Hersteller-Bausteine („PT“, „GT“ bzw. „PUT → GET“) zurück und verfügt zusätzlich über zahlreiche Variablen, die über das „Net“ automatisch ausgetauscht werden. Damit entsteht kaum Mehraufwand in der Programmierung im Vergleich zwischen einem zentralen und dezentralen Konzeptansatz. Einzelne „Net-Netzwerke“ können zusätzlich als Netzwerk-Verbund (NET-Verbund) wiederum miteinander über einen Modbus-TCP Koordinator kommunizieren, und umfangreiche Produktions- und Anlagensysteme sind als umfangreiches Modulsystem zu konzipieren.

Teile dieses Beitrags stammen aus einem Whitepaper von Eaton, das Sie hier herunterladen können. Dort finden Sie auch weitere Informationen zu den Programmiersprachen, Werkzeugen zur Display-Gestaltung sowie zur Simulation.