Eine Profinet-Kooperation

Mit Profinet entsteht eine Technologie-Plattform, die Hersteller von Automatisierungsgeräten als offene Basis für eigene Entwicklungen einsetzen können, um so den Paradigmenwechsel zur Ethernet-basierten verteilten Automation zu realisieren. KW-Software und Hilscher haben einen Profinet-Ansatz mit Verschaltungseditor umgesetzt, der das Engineering vereinfacht und die Kommunikation von Steuerungen untereinander realisiert.

Mit Profinet entsteht eine Technologie-Plattform, die Hersteller von Automatisierungsgeräten als offene Basis für eigene Entwicklungen einsetzen können, um so den Paradigmenwechsel zur Ethernet-basierten verteilten Automation zu realisieren. KW-Software und Hilscher haben einen Profinet-Ansatz mit Verschaltungseditor umgesetzt, der das Engineering vereinfacht und die Kommunikation von Steuerungen untereinander realisiert.

Feldbussysteme haben sich in der Automatisierungstechnik etabliert und damit zu einer dezentralen Automatisierungsstruktur der einfachen Feldgeräte beigetragen. Durch den Trend zur Modularisierung und den Wunsch nach zusätzlicher Funktionalität werden die Feldgeräte immer intelligenter und übernehmen mehr und mehr auch Automatisierungsfunktionen. Darüber hinaus gewinnen Ethernet-Technologien zur Lösung der anlagenweiten Kommunikation und zur Verteilung von Steuerungssystemen stark an Bedeutung.

Durch diese Trends bedingt, entsteht ein Mix verschiedener Softwaretools für die Konfiguration, die Programmierung sowie die Diagnose einer verteilten Automatisierungslösung mit der Konsequenz, dass sich das Engineering solcher Maschinen und Anlagen komplexer gestaltet.

Die heute am Markt verfügbaren Softwaretools zur Programmierung und Konfiguration feldbusbasierter Steuerungen teilen sich in zwei Welten auf:

  • In die Welt der geschlossenen Tools, die für einen Feldbus und für die Geräte wie Steuerungen, I/Os oder Antriebe eines Herstellers eine integrierte Lösung bilden.
  • In die Welt der offenen Softwaretools unterschiedlichster Hersteller, bei denen jedes Gerät mit einem anderen Werkzeug konfiguriert oder programmiert werden muss.

Beide Lösungen haben ihre Vor- und Nachteile. So lassen sich bei den geschlossenen Lösungen nur schlecht Geräte anderer Hersteller einbinden, dafür ist bei den offenen Lösungen oft Spezialwissen und ein erhöhter Engineeringaufwand notwendig, um Maschinen oder Anlagen in Betrieb zu nehmen oder zu warten.

Der Profinet-Ansatz hat zum Ziel, sowohl dem Wunsch nach Durchgängigkeit der Kommunikation zur Unternehmensleitebene und zum Internet nachzukommen, als auch eine offene Lösung für das Engineeringproblem in verteilten Automatisierungssystemen zu schaffen. Der Lösungsansatz basiert auf Komponenten, die aus einem Mechanik-, Elektronik- und Softwareteil bestehen. Diese Komponenten sind im ersten Schritt mit einer Steuerung gleichzusetzen, die mittels definierter Schnittstellen mit Komponenten, also anderen Steuerungen, kommunizieren.

Durch diesen Ansatz wird das bisher zentrale Steuerungsprogramm in die anlagenweit verteilten Feldgeräte der Maschinen aufgeteilt. Mit dem Profinet-Konzept lassen sich folgende Vorteile erzielen:

  • Die Funktionalität einer Maschine wird in überschaubare Module aufgeteilt, woraus eine geringe Komplexität der einzelnen Module erfolgt.
  • Dank der Durchgängigkeit der Kommunikation von der Klemme bis zur Managementebene basierend auf Ethernet und Feldbus-Proxies fügt sich eine solche Technologie gut in vorhandene Strukturen bis hin zur Office-Welt ein.
  • Steuerungen verschiedener Hersteller können dank des offenen Profinet-Interface in einer Maschine miteinander kommunizieren.

Diese Charakteristika der Profinet-Lösung basieren auf drei wesentlichen Konzepten:

  • dem herstellerunabhängigen Engineeringkonzept zur Erstellung der Komponenten auf XML-Basis,
  • dem Verschaltungseditor zur Projektierung der Kommunikationsbeziehungen der Komponenten untereinander,
  • dem Profinet Runtime Stack, der die Kommunikation zwischen den Profinet-Teilnehmern realisiert.

Eine anlagenweite Applikation wird in drei Stufen gebildet. Zunächst erfolgt die Komponentenerzeugung: Diese erfolgt durch den Maschinen- oder Anlagenbauer. Die Programmierung und Konfiguration der einzelnen Geräte erfolgt wie bisher mit den jeweiligen herstellerspezifischen Tools, die eine XML-Datei für die Komponentensicht erzeugen. Die so erzeugten Profinet-Komponenten lassen sich sodann mit dem herstellerunabhängigen Profinet-Engineeringtool (Verschaltungseditor) verschalten. Dieses Verschalten ersetzt die bisher aufwendige Programmierung der Kommunikationsbeziehungen durch einfaches grafisches Projektieren. Anschließend kommt es zum Download der Verschaltungsinformation auf die Profinet Automatisierungsgeräte. Dadurch erkennt jedes Gerät alle Kommunikationspartner, Kommunikationsbeziehungen und die auszutauschenden Informationen.

Die Firmen KW-Software und Hilscher haben ihr Know-how gebündelt mit dem Ziel, eine solche integrierte Software/Hardware-Plattform zu generieren, die es dem Anwender erlaubt, auf Basis von Standard-Technologien ein durchgängiges Engineering für Programmierung, Feldbuskonfiguration und Kommunikation von Geräten unterschiedlicher Hersteller zu realisieren.

Aufbauend auf den bisherigen Produkten (siehe Kasten "Die Kooperation") haben beide Unternehmen hierzu neue Produkte entwickelt.

Zur Integration des XML-Profinet-Komponenten-Builder hat KW-Software ein Add-in für das IEC-61131-Programmiersystem MULTIPROG entwickelt. Dieses Add-in exportiert die Schnittstellenbeschreibung einer Komponente – die im ersten Schritt immer genau einer Steuerung entspricht – nach XML. Die Ein- und Ausgänge einer Profinet-Komponente werden in einer zusätzlich durch das Add-in eingefügten Profinet-Spalte in der Variablentabelle definiert. Nach dem Erzeugen der Pro- finet-XML-Komponentenbeschreibung können diese in einem Verschaltungseditor wie dem Sycon.net von Hilscher oder iMAP von Siemens verschaltet werden.

MULTIPROG ermöglicht auf Grund seiner offenen Architektur das Einbinden von externen Programmteilen. Solche Programmteile können zum Beispiel den Austausch von Daten über das Automation Interface und die Konfiguration des Systems über XML ermöglichen. Zusätzlich ist es möglich, ein SPS-Programm auf mehrere Steuerungen zu verteilen und auch gleichzeitig zu debuggen.