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12-2017

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Titelstory Bild 4:

Titelstory Bild 4: Gefahr eines Kurzschlusses in der Schaltanordung Bild 5: Kurzschlusserkennung beim Einsatz mehrpoliger Relais ner verbunden. Wird eine Route zwischen den Punkten A und B geschaltet, würde eine weitere Route von C nach D einen ungewollten Kurzschluss der beiden Schaltsysteme hervorrufen. Die Switch Path Manager Kurzschlusserkennung (SCD) vermeidet dies, meldet einen Fehler zurück und schaltet die zweite Route nicht. Ein weiteres, offensichtliches Beispiel veranschaulicht die Kurzschlusserkennung beim Einsatz mehrpoliger Relais: zwei Matrizen sind jeweils über Y1 und Y2 über einen 2-poligen Schließer miteinander verbunden (Bild 5). Die blaue und die grüne Route wurden bereits geschaltet. Eine Verbindung von X1 (links) mit X3 (rechts) würde eine Route über den zweiten Pol des 2-poligen Schließers ermöglichen, doch der Switch Path Manager verhindert ein Schließen, da über den ersten Pol die grüne und die blaue Verbindung ungewollt kurzgeschlossen würden. Isolation von Anschlusspunkten Sind die Anschlüsse im Schaltsystem nicht als isoliert gekennzeichnet, können sie für das Routing verwendet werden, was unter bestimmten Umständen zu unerwünschten Verbindungen und somit zu Kurzschlüssen führen kann. Die Darstellung in Bild 6 und 7 zeigen zwei Blöcke, für die folgende Schaltaufgabe zu realisieren ist: „Schalte zwei unabhängige Verbindungen Y1-Y4 und Y2-Y3“ Der Router sucht den besten und freien Pfad und schaltet ohne Rücksicht auf angeschlossene Geräte. Bild 6 zeigt eine ungewollte Verbindung zu den DMM Anschlüssen DMM+ und s+. Im Gegensatz dazu findet der Router in Bild 7 die nächsten freien Pfade in den Spalten X3 und X4 wenn in der Systemkonfiguration bestimmte Anschlüsse (in diesem Fall X1, X2, X5 und X6, die durch das DMM belegt sind) für das Routing isoliert wurden. Um die Anforderung der Endpunktisolation einfach zu gestalten, werden automatisch alle Endpunkte, die mit einem Endpunktnamen versehen sind – also etwas angeschlossen ist – automatisch isoliert. Schutz der Anschlusspunkte Jeder Anschlusspunkt im Schaltsystem ist mit einer sogenannten Endpoint Protection ausgestattet, ein Attribut mit frei wählbarem Namen. Damit kann schon im Vorfeld definiert werden, welche Signale miteinander verbunden werden dürfen und welche nicht. Im Beispiel (Bild 8) ist es nicht möglich, die Power Anschlüsse X2/ X3 (Anschlusspunkt Attribut=Power) mit den GND Anschlüssen X5/X6 (Attribut=GND) zu verbinden. Des Weiteren soll der Y4-Pfad nicht zum Routing verwendet werden, weil z.B. eines der Relais auf dieser Achse defekt ist, somit wird das Y4 Attribut auf „Reject All“ gesetzt und die komplette Y4-Achse aus dem Routing genommen. Weiterführende Betrachtungen Software Unterstützung Eine Switching & Routing Software sollte Treiber für alle spezifizierten Schaltmodule zur Verfügung stellen. Falls das nicht der Fall ist, sollte geklärt werden woher diese zu beziehen sind. Software Interface Eine Switching & Routing Software sollte leicht in die hauptsächlich zur Testprogrammerstellung verwendete Programmierumgebung einzubinden sein. Wichtig ist also die Möglichkeit zur Einbindung in C, LabVIEW, .NET und andere Programmiersprachen. Ausführungsgeschwindigkeit Die Leistung einer Switching & Routing Software sollte separat betrachtet werden. Derartige Softwaretools werden erfahrungsgemäß im Vergleich zu optimierter und direkter Programmierung immer langsamer sein, speziell im Hinblick auf die Verwendung für kleine Schaltarchitekturen oder nur wenige Schaltmodule. Die zu erwartenden Verzögerungen liegen jedoch in der Größenordnung von Millisekunden und sind damit gering. Fazit Für viele Elektronikprodukte werden heutzutage komplexe Testsysteme benötigt. Das Fehlerrisiko bei der Prüfprogrammerstellung für diese Tester steigt besonders dann, wenn eine komplexe Schaltarchitektur zum Einsatz kommt. In diesen Fällen sollte eine Switching & Routing Software als wichtiges Element der Programmierwerkzeuge in Betracht gezogen werden. Es gibt eine Menge Kriterien zu berücksichtigen, bevor eine endgültige Auswahl getroffen wird. Letztlich wird sich der Einsatz einer Switching & Routing Software in kürzerer Programmerstellungszeit und minimalem Risiko bezüglich Schaltfehler bezahlt machen. Zur reibungslosen Umsetzung von Schaltapplikationen mit minimalem Programmieraufwand ist der Switch Path Manager gegenüber einer Low Level Programmierung unschlagbar. • Pickering Interfaces www.pickeringtest.com Bild 6: Ungewollte Verbindung Bild 7: Freie Pfade Bild 8: Pfad vom Routing ausschließen 28 PC & Industrie 12/2017

Den Grafcet-Plan zur Programmierung nutzen Per Knopfdruck in die Steuerung Software/Tools/Kits Mit der Software Grafcet-Studio ist es jetzt möglich, Grafcet-Ablaufpläne per Knopfdruck als Steuerungsprogramm in die Steuerung zu übertragen. (Quelle: MHJ-Software) Die Beschreibungssprache Grafcet ist die perfekte Lösung für die Definition von technischen Abläufen, gehört in vielen technischen Berufen zur Ausbildung und ist deshalb weit verbreitet. Durch die neuentwickelte Software Grafcet-Studio, wird sie nun zusätzlich zur Programmiersprache für Steuerungssysteme (z. B. SPSen). Damit genügen Grafcet-Kenntnisse, um ein Steuerungsprogramm zu entwickeln. Die meist komplexen und schwergewichtigen Programmiertools der Steuerungshersteller sind in vielen Fällen nicht mehr notwendig. Ab Dezember 2017 unterstützt Grafcet-Studio die Siemens-Systeme S7-300, S7-400, S7-1200 und S7-1500. Weitere SPS- Familien, wie z. B. IEC 61131-3-Systeme, sowie die Unterstützung für Arduino und Raspberry Pi sind in Planung. Die windowsbasierte Software besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: Der Editor erlaubt das komfortable Zeichnen des Grafcet. Durch den Einsatz von vektorbasierter Grafik kann dieser verlustfrei vergrößert oder verkleinert werden. Die Grafcet-Engine übernimmt die Simulation auf dem PC. Mit Hilfe des Connectors, wird der Grafcet in das Steuerungssystem übertragen. Die Grafcet-Engine, die zur Simulation auf dem PC verwendet wird, kommt auch in den Steuerungssystemen zum Einsatz. Sie ist hoch performant und benötigt auf dem Zielsystem nur ca. 40 kB an Speicher. Als Source liegt sie in den Sprachen SCL, C++ und C# vor, weshalb die Portierung auf verschiedene Ziel systeme unproblematisch ist. Grafcet eignet sich hervorragend zur Programmierung von Ablaufsteuerungen wie z. B. Bohranlagen, Bearbeitungsstationen, Blechbiegevorrichtungen, Absauganlagen usw. Bei komplexeren Steuerungen kann ein Teil der Anlage in Grafcet und der andere in nativem Steuerungscode (bei SPSen z. B. in SCL, FUP oder KOP) programmiert werden. Diese Koexistenz von Grafcet-Code und nativem Steuerungscode gibt dem Maschinenbauer die Möglichkeit, bestimmte Abläufe der Anlage für den Anlagen betreiber variabel zu gestalten. Dieser kann dann Änderungen im Prozess durchführen, die weit über einfache Parameteränderungen hinausgehen. Den Rahmen dafür gibt der Maschinenbauer vor. Der Betreiber braucht nur Grafcet-Studio. Steuerungsspezifische Kenntnisse oder auch die Programmiertools des Steuerungsherstellers sind nicht notwendig. • MHJ-Software GmbH & Co. KG info@mhj.de, www.mhj.de Sensoren, ePaper, App – topausgestattetes IoT Starterkit Direkter Einstieg in die Entwicklung von IoT-Anwendungen: Phytec stellt das IoT-Enablement- Kit 4 vor, das mit zahlreichen Sensoren, ePaper-Display und einer Android App ausgestattet ist. Mit dem Kit können Kunden das phy- WAVE-KW41Z Modul von Phytec umfassend erproben. Dank des Steckplatzes für Arduino Shields können weitere Funktionalitäten ergänzt werden. Das Kit wird noch im 4. Quartal 2017 zu einem sehr attraktiven Preis erhältlich sein. Herzstück des Kits ist das topausgestattete phyWAVE-KW41Z Modul mit ARM Cortex-M0+ CPU von NXP. Das Modul ist nur 15 x 19 mm groß – dabei ist das Powermanagement für Eingangsspannungen von 0,9 - 4,2 V bereits integriert. Dank Deep Sleep ist das Modul extrem stromsparend und optimal für Energy-Harvesting oder batteriebetriebene Anwendungen geeignet. Auch Chipantenne oder U.FLStecker sind bereits auf dem Board vorhanden. Das phyWAVE-KW41Z unterstützt Bluetooth Low Energy Netzwerke und 802.15.4-basierende Netzwerke wie Thread simultan. Im IoT-Enablement-Kit 4 können Kunden das Zusammenspiel der Sensoren mit dem Modul testen. Auch die weitere Verarbeitung der Daten ist bereits vorbereitet: mit der im Google Play Store erhältlichen Phytec phyNODE App können die Daten der Sensoren unkompliziert ausgelesen werden. Gleichzeitig dient die App zum Bespielen des integrierten ePaper-Displays des IoT-Kits: Text eingeben, Logo auswählen und abschicken – fertig ist ein individuelles Namensschild. Für den sofortigen Einsatz, zum Beispiel auf Messen, werden Batteriehalter und Batterie, Lanyard und Clip direkt mit dem Kit mitgeliefert. • PHYTEC Messtechnik GmbH www.phytec.de PC & Industrie 12/2017 29

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