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Steuerungssoftware automatisiert prüfen

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Mehrere Steuerungen im Zusammenspiel überprüfen

Gleichzeitig stehen Unternehmen bei der Testautomatisierung vor der Herausforderung, dass komplexe Anlagen oft mehrere Steuerungen beinhalten. Darum sollte das TAW in der Lage sein, mehrere digitale Zwillinge und deren Steuerungen im Zusammenspiel zu testen. Nicht zu vernachlässigen ist zudem eine detaillierte Protokollfunktion: Es ist schließlich Sinn und Zweck der Testautomatisierung, Fehlerursachen schnell und sicher zu lokalisieren, damit sie einfach behoben werden können. Das betrifft übrigens auch die Aufzeichnung von Ein- und Ausgabedaten der einzelnen Testbausteine. Gleiches gilt für die Testreports – eine revisionssichere Testdokumentation ist unabdingbar.

Im Zuge immer kürzerer Produktionszeiten ist bei der Testautomatisierung natürlich auch die zeitliche Komponente wichtig: Um möglichst kurze Turn­around-Zeiten zu erzielen, sollte es möglich sein, Änderungen unmittelbar während des Testablaufs durchzuführen und zu überprüfen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das sogenannte Debugging der Testbausteine: Haltepunkte sollten sich setzen und Tests schrittweise abarbeiten und mitverfolgen lassen.

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Spezifischer Anlagenaufbau

Eine Rolle bei der Testautomatisierung spielt auch der spezifische Aufbau der Anlagen: Sie sind in der Regel modular aufgebaut und verfügen daher über eine hohe Varianz hinsichtlich der jeweiligen kundenspezifischen Ausführung. Je nach Anlagenaufbau können sich die Hard- und Softwareadressen von Komponenten, Parametern, Ein- und Ausgängen etcetera ändern. Darauf sollte sich das TAW einstellen. Um Testbausteine einfach, sicher und schnell an die jeweilige Ausführung der Anlage anpassen zu können, ist es erforderlich, Parameter symbolisch zu adressieren.

Eine weitere Herausforderung stellt das vom Kunden frei wählbare Steuerungssystem dar. Darum braucht es ein TAW mit einer möglichst herstellerunabhängigen Kompatibilität zu Steuerungssystemen und -komponenten. Ziel ist es schließlich, dieselben Testbausteine völlig unabhängig vom Hersteller des jeweiligen Steuerungssystems zum Test einzusetzen.

Vorteile für Unternehmen und Endkunden

Entscheiden sich Unternehmen für eine Testautomatisierung, profitieren sie in vielerlei Hinsicht: Da die Einarbeitung in das TAW sehr kurz ist, können sie sich zum einen von Beginn an auf die Erstellung der notwendigen Testabläufe konzentrieren. Zum anderen reduziert sich mit einem TAW der Zeitaufwand für das Testen enorm, sodass Unternehmen viel eher bereit sind, eine Testautomatisierung als Standardprozedere einzuführen. Das liegt auch daran, dass Mitarbeiter nicht vor Ort sein müssen: Mannlose Tests sind problemlos während der Nacht oder am Wochenende möglich.

Häufig verwendete Steuerung in der Praxis

Dementsprechend sind Dauertests kein Problem, sodass Unternehmen selbst sporadisch auftretende Fehler entdecken können. Zudem lässt sich neben der Qualität auch die Liefertreue der Steuerungssoftware steigern und die Zeit bis zur Inbetriebnahme der virtuellen Anlage deutlich verkürzen. Zu guter Letzt freut sich auch der Kunde: „Feuerwehreinsätze“ direkt vor Ort sind nicht mehr notwendig, da Unternehmen die Fehler an der Steuerungssoftware bereits vorab beseitigen können, was wiederum ein langfristig gesteigertes Qualitätsimage beim Endkunden schafft.

Eine häufig eingesetzte Steuerung ist die Sinumerik 840D sl von Siemens, an der stellvertretend im Folgenden der Aufbau von ISG-Dirigent gezeigt werden soll: Bereits das Basiswerkzeug Expecco bringt neben der Standardbibliothek weitere wichtige Bibliotheken mit, die für den Test solcher Anlagen notwendig sind. So ermöglicht etwa die Qt-Bibliothek die Kommunikation der Testbausteine mit den Elementen der Bedienoberfläche der Sinumerik 840D sl, während die VNC-Bibliothek die Übertragung von Tastatureingaben an das Bedienfeld der Sinumerik 840D sl ermöglicht.

Die SCP-Bibliothek wiederum erlaubt die Übertragung von Dateien (etwa von NC-Programmen) von und zu der Sinumerik 840D sl. Doch erst die ISG-Bibliothek für die Siemens Sinumerik 840D sl ergänzt das Werkzeug zur vollen Funktionalität von ISG-Dirigent – das damit vollständig nutzbar für den Kunden wird. Aufbauend auf den Bibliotheken OPC UA Client Interface und ISG-virtuos Client Interface zur Kommunikation mit der Steuerung beziehungsweise mit dem digitalen Zwilling, ist diese Bibliothek in folgende Unterbereiche unterteilt:

  • Die Bausteine der Gruppe Bedienfeld (OP 012) ermöglichen die nutzergerechte Interaktion der Testbausteine mit der Steuerung bezogen auf das Bedienfeld.
  • Die Bausteine der Gruppe Maschinensteuertafel (MCP483) ermöglichen die nutzergerechte Interaktion der Testbausteine mit der Steuerung bezogen auf die Maschinensteuertafel.
  • Die Bausteine der Gruppe Maschinen- und Settingdaten (Machine and Settings Data) ermöglichen den nutzergerechten Zugriff der Testbausteine auf diese Daten der Steuerung.
  • Die Bausteine der Gruppen Arithmetikparameter (Arithmetic Parameters) und Anwenderdaten (User Data) ermöglichen den nutzergerechten Zugriff der Testbausteine auf diese Daten der Steuerung.
  • Und schließlich ermöglichen die Bausteine der Gruppe SPS-Daten (PLC Data) den nutzergerechten Zugriff der Testbausteine auf diese Daten der Steuerung.

Testabläufe müssen vom Anlagenhersteller systematisiert werden

Wenn der Anlagenhersteller eine Systematisierung seiner Testabläufe vorgenommen hat, gelingt der Einstieg in die Testautomatisierung während der VIBN am eindrucksvollsten. Dazu gehört es jedoch auch, die Testabläufe auf Basis einzelner Testschritte zu definieren, die erwarteten Ergebnisse eines Testablaufs zu erfassen und Protokoll-Templates zu erstellen. Danach können Anlagenhersteller mit der Identifizierung der Gleichteile zwischen Testabläufen beginnen. So lässt sich Schritt für Schritt eine Bibliothek an wiederverwendbaren Testschritten aufbauen. Das Protokoll-Template im TAW gewährt eine schnellere Übersicht, wie ein Test verlaufen ist und an welcher Stelle eventuell Fehler aufgetreten sind. MM

* Dipl.-Ing. Karl Kübler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am ISW der Uni Stuttgart in 70174 Stuttgart; Dr.-Ing. Gerhard Krebser ist Leiter Testautomatisierung und Applikation Simulationstechnik bei der ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH in 70563 Stuttgart

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