Messen, Steuern und Automatisieren mit einem Konzept

Brückenschlag

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Immer kürzer wer-dende Innovations-zyklen stellen eine Herausforderung für Ingenieure dar. Der Maßstab für Veränderungen im Be-reich der Meß- und Automatisierungstechnik wird durch die Trends der PC-Industrie bestimmt. Dadurch lassen sich Systeme im Bereich der Meß- und Automatisierungstechnik nicht in Hard- und Software getrennt betrachten.
Der Autor Dipl.-Ing. Michael Dahms ist Leiter der National Instruments Germany GmbH, München
CompactPCI für Messen und Prüfen
Mit dem Ziel, die Leistungsfähigkeit des PCI-Busses auch für den Einsatz im Bereich der Meßtechnik zur Verfügung zu stellen, wurde die offene PXI-Spezifikation von National Instruments vorgestellt. PXI verbindet sämtliche PCI-Eigenschaften mit dem industriellen Formfaktor von CompactPCI. Dabei wurden bereits so entscheidende Kriterien wie etwa die zukünftige Auslegung des Busses auf 64-Bit berücksichtigt. Durch diese Kombination wird sichergestellt, daß die Anforderungen in der Meß- und Prüftechnik sowie in der industriellen Automatisierung erfüllt werden und daß durch den Einsatz von Standard- Hard- und Softwarekomponenten das Gesamtsystem preisgünstig bleibt. Der PXI-Spezifikation steht eine große Zukunft bevor – namhafte Hersteller haben sich in der PXI-Systemallianz (www.pxisa.org) zusammengeschlossen.
Die industrielle Variante des PCI-Busses, der sogenannte CompactPCI, gewinnt immer mehr an Bedeutung. CompactPCI erweitert die aktuelle PCI-Spezifikation hinsichtlich eines einheitlichen Formfaktors, Steckers und weiterer mechanischer und elektrischer Eigenschaften, die den Anforderungen in der Industrie Rechnung tragen. Der definierte Formfaktor basiert auf den Europakartenformaten 3U und 6U, wobei der 3U-Formfaktor die volle Bus-Bandbreite von 64 Bit unterstützt. Die Verbindung mit der Daten-Backplane erfolgt über einen genormten Stecker auf den einzelnen 3U- bzw. 6U-Modulen.
Neben den mechanischen und elektrischen Eigenschaften definiert PXI auch die Software für das System. Jeder Hersteller von PXI-Komponenten muß Treiber für Windows NT/98/95 zusammen mit der Hardware ausliefern.
BridgeVIEW erweitert LabVIEW
Mit BridgeVIEW wurde ein Schritt unternommen, LabVIEW um die für die Automatisierungstechnik notwendigen Bestandteile zu erweiteren. Es entstand eine zu LabVIEW aufwärtskompatible Entwicklungsumgebung für HMI/SCADA- (Supervisory Control And Data Acquisition) Anwendungen mit allen Eigenschaften einer modernen HMI-/SCADA-Software.
BridgeVIEW ist eine Software-Entwicklungsumgebung für die Meß-, Prüf- und Automatisierungstechnik, die einfache Handhabung und dialoggeführte Konfiguration mit der Leistungsfähigkeit und Flexibilität der grafischen Programmiersprache vereint.
Die Entwicklungsumgebung BridgeVIEW ermöglicht das Zusammenfassen von u.a.
n verschiedenen Ein-/Ausgabegeräten wie SPSen
n Datenerfassungskarten für direkte Sensoranbindung
n Bildverarbeitung und industrielle Netzwerke
zu einer leistungsfähigen Anwendung.
Die von LabVIEW her bekannte und in BridgeVIEW eingebettete grafische Programmiersprache G erlaubt eine äußerst flexible Erstellung von HMI und SCADA-Systemen, wie sie von Standard-Paketen nicht geboten werden kann.
Die BridgeVIEW-Architektur
BridgeVIEW baut auf einer Client-Server Architektur auf und sorgt für eine optimale Ausnutzung der Rechnerressourcen. In der abgebildeten Architektur-Grafik sind die drei Komponenten, VIs, BridgeVIEW-Engine und Geräte-Server dargestellt, die als eigenständige Prozesse ablaufen.
BridgeVIEW verwendet sogenannte Tags. Sie stellen die Verknüpfungen oder Verweise zu realen Ein-/Ausgabe-Punkten dar, die der Anwender mit sinnvollen Namen versieht. Die Tags verweisen auf verschiedene Hardware-Komponenten wie Adressen einer SPS, Kanäle von Datenerfassungskarten oder verteilten Systemen. Mit Hilfe der Tags kann mit einer Vielzahl von Steuerungsgeräten, Netzwerken und anderen speziellen Ein-/Ausgabebaugruppen kommuniziert werden.
Der Aufbau einer BridgeVIEW Applikation erfolgt in drei Hauptschritten:
n Konfiguration der Geräte-Server
n Tagkonfiguration
n Erzeugung einer Bedienerschnittstelle
Die Engine ist das Kernstück von BridgeVIEW. Sie verwaltet die Echtzeit-Datenbank, die ein aktuelles Abbild aller Tags im Speicher darstellt. Die Engine verarbeitet darüber hinaus noch Informationen zu den Tags und bietet Dienste, wie Skalierung von Meßgrößen, Aufzeichnung von Daten in eine Datenbank (Citadel), Berechnung von Alarmbedingungen sowie Aufzeichnung und Darstellung von Alarmen. Der HMI/SCADA Prozeß kommuniziert mit der Engine über eine schnelle, DLL-basierte Verbindung im gemeinsam genutzten Speicher.
Geräte-Server handhaben die Kommunikation mit den Ein-/Ausgabegeräten des Systems. Sie sind speziell für die verwendete Schnittstelle (SPS, Datenerfassungs-Hardware, verteilte Systeme usw.) und das verwendete Protokoll ausgelegt. Die Server arbeiten im Rechner als separate Threads (Prozesse) innerhalb der BridgeVIEW-Engine. Es werden verschiedene Typen von Servern, z.B. OPC (OLE for Process Control), IAK (Industrial Automation Kernel), VI (in G programmiert), DDE (Dynamic Data Exchange), unterschieden. Für die Entwicklung eigener Geräte-Server ist ein Toolkit verfügbar, so daß eigene OPC-, VI- oder DLL-Server erstellt werden können.
HMI/SCADA
HMI/SCADA-Anwendungen reichen von der grafischen Benutzerschnittstelle zur Steuerung und Überwachung der Applikation über Datenaufnahme und -visualisierung bis hin zur Echtzeitanwendung, um z.B. chemische Prozesse und Maschinen zu steuern. Anzeige- und Bedienelemente, die mit Tags verbunden sind, zeigen Zustände, Alarme und Trends an. Mittels der grafischen Programmierung wird dann die übergeordnete Steuerung und der Programmablauf festgelegt.
Oft ist eine einfache und möglichst reale Nachbildung des Prozesses erwünscht. BridgeVIEW bietet hierfür einen „Image Navigator“. Mit ihm ist es möglich, Grafiken und Prozeßdarstellungen sehr einfach in die HMI-Oberfläche zu integrieren. Sollten zusätzlich Online-Kamerabilder in die Anzeige eingebettet werden, ist dies durch die Verwendung der grafischen Programmiersprache problemlos möglich.
Die neue Version 2.0 von BridgeVIEW bietet eine umfangreiche Palette an Funktionen wie beispielsweise:
n Multithreading-Fähigkeit
n Volle Unterstützung von OPC-Client
n ActiveX Container
n BridgeVIEW-Automation- und TCP/IP-Server
n Distributed Computing Tools
n Werkzeuge zur Vereinfachung von Übersetzung und Dokumentation
Die neue BridgeVIEW-Version 2.0 ist für Windows NT/98/95 verfügbar.
BridgeVIEW kann sowohl für Applikationen in der Prozeßvisualisierung und -steuerung als auch in der Meß- und Prüftechnik verwendet werden. Mit dieser Fähigkeit, verschiedenste Applikationen innerhalb eines Betriebes abzudecken, ist BridgeVIEW einmalig.
Kostenlose Evaluierungs-CD-ROM
Ein kostenloses Informationspaket mit Evaluierungs-CD-ROM überzeugt, wie mächtig BridgeVIEW ist und wie leicht diese Software für die industrielle Automatisierung eingesetzt werden kann.
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