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Dauerlaufansteuerung von 180 Heizgeräten

 

Die Webasto AG ist ein renommierter Zulieferer der Automobilindustrie. An ihrem Produktionsstandort in Neubrandenburg werden Heizgeräte für PKW’s, Nutzfahrzeuge und Busse produziert. 1999 wurde eine Stückzahl von über 609.000 erreicht.

Bei den Heizgeräten handelt es sich um moderne, elektronisch gesteuerte Geräte, die neben einem hohen Qualitäts- auch einen hohen Sicherheitsstandard erfüllen müssen. Um die Qualität und Sicherheit der Seriengeräte und Neuentwicklungen weiterhin zu gewährleisten und verbessern zu können, war der Neubau eines Dauerlaufprüftstandes notwendig geworden. Dafür entwickelte die Webasto Thermosysteme GmbH, ein Tochterunternehmen der Webasto AG, eine entsprechende Konzeption. Darin enthaltene Kernforderungen waren die dezentrale Ansteuerung der einzelnen Heizgeräte und die zentrale Erfassung der Meßdaten sowie die zentrale Bedienung einzelner Heizgeräte. Zusammen mit unserer Firma wurde der automatisierte Dauerlaufprüfstand für die Heizgeräte realisiert. Als zuständiger Projektingenieur wurde Falk Bertermann eingesetzt.

automation & software – verantwortlich für den elektrotechnischen Teil des Projektes, entschied sich bei der Auswahl der Steuerungen für die SMART- Geräte der Firma PEP Modular Computers. Da für die Ansteuerung beziehungsweise Überwachung der Heizgeräte keine Mensch Maschine Schnittstelle zwingend erforderlich war, focusierten wir unseren Blickwinkel – sowohl aus Kosten- als auch aus Platzgründen – auf eine Einplatinrechner- Lösung. Um jedoch eine Datenein- und -ausgabe realisieren zu können, musste es möglich sein, an diese Rechner ein Terminal anzuschließen. Weiter waren die Steuerungscomputer über Profibus mit einem übergeordnetem PC zu verbinden, um eine zentrale Parametierung- bzw. Datenerfassung zu gewährleisten.

Die Software der dezentralen Steuerungen umfasst im wesentlichen die Module Kernel, Heizgerätesteuerung, Heizgeräteüberwachung, Messwerterfassung, Datenmonitor, Datenrecorder und Kommunikation mit der nächsthöheren Ebene.

Die Kernel- Aktivitäten laufen parallel zum gesamten anderen Steuerprogramm ab und umfassen Aufgaben wie:

  • Laden von Parameterdateien,
  • Aktivieren/ Deaktivieren der Funktionen,
  • Bereitstellen der angeforderten Daten und
  • Trennung des Heizgerätes von der Betriebsspannung im Fehlerfall.

Das Modul Heizgerätesteuerung ist für die zeitabhängige Führung der Heizgeräte in den verschiedenen Heizleistungsstufen verantwortlich. Als Steuerungsmedium dient die Diagnose- Schnittstelle der Heizgeräte. Für Heizgeräte, bei denen sich die Ansteuerung über diese Schnittstelle nicht realisieren lässt, war ein Verfahren zu entwickeln, das die rechnergesteuerte Emulation des jeweiligen Webasto- Bedienelementes in der SMART- Steuerung realisiert.

Die Heizgeräteüberwachung verfolgt die korrekte Funktion des Heizgerätes entsprechend dem für das Heizgerät zuständigen Zustandsdiagrammes in Korrelation zur Heizgerätesteuerung. Für den Fall, dass der Funktionsverlauf des Heizgerätes vom erwarteten Verlauf abweicht, musste eine Trigger- Möglichkeit für den Zustandsrecorder installiert werden. Weiter besitzt dieses Modul einen Betriebsstundenzähler und eine Fehlerfall- Detektion. Die Parametrierung der Heizgeräte-Überwachung erfolgt mittels heizgerätespezifischer, ladbarer Datensätze, die wahlweise vom Terminal bzw. vom Zentral- PC geladen und im nichtflüchtigen Speicherbereich abgelegt werden.

Das Modul zur Messwert-Erfassung liest über die Diagnoseschnittstelle des Heizgerätes die Daten ein und legt sie in einem internen Puffer ab. Über einen ladbaren Datensatz lassen sich die Parameter der Messwerterfassung frei programmieren. Optional ist auch noch ein Datenrecorder aktivierbar, der zum Beispiel im Fehlerfall ausgewählte Daten der Heizgeräteüberwachung mit einem Zeitstempel versieht und abspeichert.

Der Datenmonitor gibt zyklisch die entsprechenden Daten mit ergänzendem Kommentar an das angeschlossene Terminal weiter. Diese Ausgabe erfolgt parallel zum laufenden Steuerprogramm über die Profibus-Schnittstelle.

VME- und SPS-Welt vereint

Das markanteste Merkmal der SMART- Steuerungen ist, dass es auf der angelehnten Philosophie aus der offenen VMEbus- Welt beruht, aber in einem SPS- nahen Gehäuse untergebracht ist, wodurch das Gerät die Vorteile beider Welten bündelt. Wie eine Mikro- SPS kann die Steuerung direkt vor Ort im industriellen, rauen Umfeld untergebracht werden. Die Vorzüge der VMEbus- Welt zeigen sich insbesondere durch die obligatorischen Eigenschaften der Industrierechner: Das sind Fähigkeiten wie Multitasking, Verarbeitung von 32-Bit-Formaten oder die Verwendung eines Hochsprachen-Interface — für eine Micro- SPS ein großer Leistungsbogen. Auch die Modularität der VMEbus- Welt mit seinen definierten Schnittstellen spiegelt sich in der kleinen Steuerung wider — alle Funktionseinheiten des Gerätes sind steckbar. Das reicht von der CPU über das gewünschte Feldbussystem bis zur Stromversorgung. Nach Baukastenmanier lässt sich so die dezentrale Kleinsteuerung an die Applikation anpassen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist das Betriebssystem und die Programmierung: Auf Basis des Echtzeit- Betriebssystems OS-9 bietet das Programmier-Tool ISaGRAF eine einheitliche CASE- Entwicklungsumgebung für SPS-Programme. Die angebotenen Programmiersprachen AS, FBS, KOP, AWL und ST entsprechen dem internationalen Standard IEC 1131-3. Ergänzend dazu steht mit ANSI-C ein leistungsfähiges Hochsprachen- Interface zur Verfügung, das unser Unternehmen automation & software Günther Tausch GmbH bei der beschriebenen Applikation verwendete. Die Programmierung kann also je nach Einsatzschwerpunkt oder Vorkenntnis graphisch als Funktionsblock- Diagramm oder mit Stromlaufplänen sowie textuell als strukturierter Text oder Anweisungsliste, wie bei einer SPS auch, erfolgen.