ausführliche
Projektdarstellung
Im
Härtetest
Prüfstand mit
dezentralem Steuerungskonzept
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.
