Die Aufgabe dieser Diplomarbeit war die Kommunikationsmöglichkeiten zwischen zwei SPS-Steuerungen anhand eines Modells einer Lackiermaschine aufzuzeigen und darüber Unterrichtsunterlagen zu erstellen.

Zur Verfügung standen zwei SIMATIC-S7 Steuerungen die über eine MPI- oder Profibus-Schnittstelle vernetzt werden konnten.

Eine Implementation der Software erfolgte in AWL, einer assemblerähnlichen Programmiersprache und in SCL, einer Sprache nach dem IEC 1131 Standard. Dabei wurde die gesamte Steuerung als Zustandsautomat realisiert.

Die MPI-Schnittstelle kommuniziert mittels sogenannter Globaldatenkommunikation. Dabei werden in der Globaldatentabelle alle beteiligten Steuerungen und die zu übertragende Speicherbereiche, Merker oder Ein- und Ausgänge eingetragen und für jeden Bereich einen Sender definiert. Die Verteilung erfolgt über das Broadcastprinzip, wodurch die gesendeten Daten von mehr als einem Teilnehmer empfangen werden können. Die sendende Steuerung erhält keine Bestätigung von den empfangenden Steuerungen, deshalb eignet sich diese Kommunikationsart nicht für gesicherten Datenaustausch.

Die Kommunikation über den Profibus erfolgt entweder nach dem Token-Passing- oder dem Master-Slave-Prinzip. Bei diesem ist eine Steuerung der Master, der alle weiteren Steuerungen als Slave betrachtet und zur Datenübergabe auffordert. Die Daten zwischen den SPS-Steuerungen werden zyklisch übergeben und vom Sende-Datenbaustein der einen Station in den Empfangs-Datenbaustein der anderen Station geschrieben. Das abarbeitende Programm verwendet und verwaltet diese Übergabedaten in den dafür bestimmten Datenbausteinen.

Die Aufgabe unserer Diplomarbeit bestand darin Zustandsautomaten, die als SDL-Diagramme (Specification and Description Language) dargestellt sind, mittels der Programmiersprache SCL (Structured Control Language) in eine SPS (Speicher Porgrammierbare Steuerung) vom Typ SIMATIC C7-626 abzubilden. An die in SCL erstellten Zustandsautomaten wurden dabei folgende Anforderungen gestellt:

• Die SCL-Module sollen einfach für beliebige Anwendungen angepasst werden können.
• Es sollen mehrere gleiche Zustandsautomaten gestartet werden können.
• Es soll eine Kommunikation zwischen verschiedenen Zustandsautomaten realisiert werden.

Die Funktionsfähigkeit der Umsetzung von SDL in SCL sollte danach anhand eines Mischanlagen-Modells demonstriert werden.

Da Zustandsautomaten ein Zustands-"Gedächtnis" besitzen, haben wir uns entschieden Funktionsbausteine als Module für die SCL-Zustandsautomaten zu verwenden, welche aus dem Organisationsbaustein 1 (in AWL) aufgerufen werden. Wählt man die Parameter des Funktonsbausteins bzw. des Zustandsautomaten geschickt, so ist ein Mehrfachaufruf des Funktionsbausteins (mehrer Instanzen) ohne zusätzliche Anpassungen möglich. Im Anweisungsteil des Funktionsbausteins wird der eigentlich Zustandsautomat in SCL ausprogrammiert. Das Hauptgerüst bildet dabei eine CASE-Anweisung.

Im Rahmen meiner Diplomarbeit wurde mir die Aufgabe gestellt, zu untersuchen, wie eine billige Koppelung zwischen Internet und LonWorks realisiert werden kann. Die Firma HEXIS, in deren Zusammenarbeit dieses Projekt entstand, stellt auf Brennstoffzellen basierende dezentrale Energieversorgungssysteme her. Die Einzelkomponenten dieser Systeme kommunizieren intern über das LonWorks-Feldbussystem. Ein Gateway zwischen dem internen Lon-Bus und dem Internet ermöglicht eine einfachen Online-Überwachung bzw. Online-Wartung.

Hardware: In der Aufgabenstellung wurde verlangt, dass ein Singelchip Mini-Webserver IPC@Chip (INTEL 80186 inside, Flashdisk, Kosten ca. 100 DM) mit einem LonWorks-Knoten zu einem Gateway verbunden werden soll. Ich wählte hierfür eine Achtbit-Parallelschnittstelle. Sowohl für den Miniwebserver als auch für den Lon-Knoten standen mir betriebsbereite Hardwarekomponenten zur Verfügung. Für die parallele Schnittstelle mussten jedoch die IO-Steuersignale des IPC@Chip durch eine zusätzliche Hardware in die vom Lon-Knoten benötigten Signale umgewandelt werden.

Software: In der zweiten Phase meiner Diplomarbeit habe ich für die beiden Gateway-Komponenten Miniwebserver und Lon-Knoten Software geschrieben, mit der über das Internet auf LonWorks zugegriffen werden kann.

Als Schnittstelle zu LonWorks ist im Programm des Lon-Knotens eine Anzahl Input- und Output-Netzwerkvariablen deklariert. Über diese können Daten mit anderen Lon-Knoten ausgetauscht werden.

Eine auf dem Miniwebserver installierte CGI-Funktion, bildet die Schnittstelle zum Internet. Wird sie durch einen Browserrequest gestartet, übermittelt sie eine dynamisch erstellte HTML-Page an den aufrufenden Client. Daten die das Gateway über den Lon-Bus erhalten hat, werden als Text dargestellt. Ausserdem enthält das Formular Textfelder. In diese können Daten eingetragen werden, die auf Knopfdruck an mit dem Gateway verbundene Lon-Knoten übermittelt werden.