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Grafcet-Plan für Steuerungen nutzen

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Per Knopfdruck in die Steuerung

Ab Dezember 2017 werden die Siemens-Steuerungen der Typen S7-300, S7-400, S7-1200 und S7-1500 unterstützt, weitere SPSen werden in Zukunft folgen. Arduino sowie Raspberry PI sind derzeit in Planung. Damit wird Grafcet-Studio das erste hersteller- und plattformunabhängige SPS-Programmiersystem sein. Jeder, der Grafcet kennt, kann damit auch eine Steuerung programmieren und Änderungen der Programmierung lassen sich genauso einfach in der Dokumentation mitführen, sodass diese immer auf dem neuesten Stand ist.

Im Prinzip besteht das windowsbasierte Programmiersystem aus drei Teilen (Bild 1): dem Grafcet-Editor zum Erstellen des Ablaufplans, dem Simulator zum Simulieren auf dem PC und dem Device-Connector, um den Grafcet in die angeschlossene Steuerung zu übertragen. Die gleiche schlanke und leistungsfähige Grafcet-Engine, die den Grafcet auf dem PC simuliert, sorgt auf dem angeschlossenen Device dafür, dass die jeweilige Steuerung den Ablaufplan versteht: Sie interpretiert ihn also entsprechend. Dafür genügen in der Steuerung etwa 40 kByte Speicherplatz. Selbst auf der kleinen S7-1200, die nur 50 kByte RAM-Speicher bietet, findet die Grafcet-Engine also Platz.

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Die Engine liegt im SCL-, C#- und C++-Quellcode vor, sodass die Portierung auf beliebige andere Geräte prinzipiell innerhalb weniger Tage möglich ist. Außer der Speicherkapazität und den entsprechenden Compilern braucht das Device dann lediglich eine Echtzeituhr oder einen Zeitgeber im Millisekundentakt sowie Windows-Treiber, um die Onlineschnittstelle zu realisieren. Dem Maschinenbetreiber steht dann ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem er das Steuerungsprogramm bei Bedarf modifizieren kann, ohne das kompliziertere Programmiertool des Steuerungsherstellers installieren oder bedienen zu müssen.

Wenn die Anlage – oder ein Teil davon – mit Grafcet programmiert ist, kann der Betreiber jetzt nicht nur Zeiten ändern, sondern auch die Programmlogik. Dies war bisher ohne das SPS-Programmiertool nicht möglich. Tiefgreifende Programmierkenntnisse hat und braucht aber nicht jeder; denn Grafcet wird bereits auf dem technischen Gymnasium und den einschlägigen Berufsschulen gelehrt. Dadurch kann der Anlagenbetreiber jetzt flexibler, preisgünstiger und schneller auf Änderungen im Prozess reagieren und ihn optimieren, weil er die notwendigen Änderungen selbst im Grafcet anpassen kann.

Chancen und Grenzen

Es gibt jedoch auch Grenzen: Grafcet ist keine Programmiersprache, sondern ist und bleibt eine Beschreibungssprache für Ablaufsteuerungen. Außerdem unterstützt Grafcet-Studio derzeit maximal 255 Programmschritte. Deshalb wird es immer Fälle geben, wo ein Grafcet-Plan nur bedingt sinnvoll eingesetzt werden kann. Dem steht aber auch eine Vielzahl von Anwendungen gegenüber, bei denen das Grafcet-Programmiersystem eine sehr elegante Lösung ist.

Optimal geeignet sind alle kleinen und mittleren Ablaufsteuerungen ohne Regelungen, Motion- und Kommunikationsaufgaben, also zum Beispiel Bohranlagen, Bearbeitungsstationen, Blechbiegevorrichtungen oder Absauganlagen. Nicht vollständig realisierbar sind umfangreiche Maschinen und Anlagen mit verteilten Steuerungen oder auch sehr zeitkritische Vorgänge, wo jede Millisekunde bei der Zykluszeit zählt. Dort kann der Anwender jedoch mit Grafcet auch Teile der Anlagensteuerung „programmieren“. Für den kritischen „Rest“ lässt sich dann ohne Weiteres das Programmiertool des Steuerungsherstellers nutzen. Das Grafcet-Programm und ein SPS-Anwenderprogramm können koexistieren und sich gegenseitig ergänzen. So lassen sich die Vorteile aus beiden Welten nutzen.

* Dipl.-Ing. Matthias Habermann ist Inhaber der MHJ-Software GmbH & Co. KG in 75015 Bretten

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