Praxistaugliche Umsetzung

Auch an eine praxistaugliche Umsetzung wurde gedacht: Auf dem industriellen RaspberryPI „PiXtend“ sind alle notwendigen Komponenten – SpiderControl, Scriptsprachen, Datenbank, SPS – schon vorinstalliert, sodass man sofort in die Realisierung einsteigen kann. Zudem gibt es bereits ein Beispielprojekt, welches die wichtigsten Funktionen direkt in einem funktionsfähigen Zustand zeigt, sodass der Anwender die Funktionsbausteine nur noch umparametrieren muss, um auf seine eigene SPS, Datenbank oder Cloud zuzugreifen. Zur weiteren Erklärung gibt es auf jeder Seite einen URL-Link auf ein Youtube-Erklärvideo.

Nehmen wir als Beispiel die Anbindung einer SQL- Datenbank direkt an Variablen der SPS. Der Zugriff auf SQL-Datenbanken ist immer noch einer der wichtigsten Schnittstellen, wenn es darum geht, die Automationsebene mit IT- Systemen aus den Bereichen ERP, MES usw. zu verbinden. Dazu gibt es für alle gängigen Datenbanken (my SQL, SQLServer, ...) je einen Funktionsbaustein (FB) zum Lesen oder Schreiben.

Der gewünschte SQL-Query wird auf einen Eingang des Funktionsbausteins gelegt, auf den zweiten Eingang gibt man den Namen des Arrays, wo die aus der Datenbank gelesenen Werte hin kopiert werden sollen und schließlich gibt es einen Trigger-Eingang, der die Abfrage auslöst (Bild 2).

Steuerungen mit Cloud-Infrastrukturen verbinden

Für die Anbindung von Steuerungen an Cloud-Infrastrukturen hat sich das MQTT-Protokoll etabliert, weil es sich in der Praxis sehr einfach und unkompliziert einsetzen lässt. MQTT implementiert eine ereignisorientierte Kommunikation, d. h. versendet immer dann Daten, wenn sich ein Wert geändert hat. SpiderControl bietet dazu je einen Funktionsbaustein, um eine Variable oder auch eine ganze Liste an einen Broker zu schicken (sogenannte Publish-Funktion) bzw. einen anderen Funktionsbaustein, welcher sich auf eine Variable des Brokers abonnieren kann (Subscribe). Das vorinstallierte Beispielprojekt kommuniziert mit einem Demo-MQTT-Broker, der von iniNet Solutions für Testzwecke in einer Azure-Cloud betrieben wird. Damit muss der Anwender auch hier nicht zuerst eine eigene Infrastruktur aufbauen, um die Software in Aktion zu erleben. Um eine Anbindung an einen bestehenden MQTT-Broker eines Kunden zu realisieren, muss der Anwender lediglich noch wissen, unter welcher IP-Adresse dieser Broker zu finden ist und unter welchem Topic der Kunde die Daten abgelegt haben möchte.

Per Rest-API an die IT-Applikation

Eine weitere wichtige Schnittstelle für die Kommunikation mit IT-Applikationen sind die sogenannten Rest-API. Diese API werden analog wie eine Browserkommunikation über eine URL über das HTTP-Protokoll abgefragt und liefern bzw. senden Daten in einem JSON-Format. In die URL werden die verschiedenen für die Abfrage relevanten Parameter mit hinein codiert, also zum Beispiel Informationen wie der Name des Diensts (z. B. anstehende Aufträge) sowie weitere Parameter (z. B. Anlagennummer und Auftragsnummer). Der SpiderControl FB bietet eine Reihe von Eingängen für das Zusammensetzen der verschiedenen möglichen Parameter. Wie beim SQL-FB kann auch hier der Name der SPS- Variablenstruktur angeben werden, in welche die JSON-Antwort des Rest-Services abgelegt werden soll. Nach dem Triggern des Bausteins findet man die abgefragten Variablen dann direkt in einem Variablen-Array und ein Ausgang des Funktionsbausteins gibt einem die Information, wie viele Elemente im Array befüllt wurden. Der Anwender muss sich somit gar nicht mit den darunterliegenden Kommunikationsprotokollen (JSON, http, usw.) beschäftigen, sondern findet die gewünschten Daten direkt in einer Datenstruktur des Scada-Servers bzw. der angeschlossenen SPS.

Auch hier bietet iniNet Solutions einen Test-Server über eine öffentliche IP-Adresse, sodass die Rest-Funktionsbausteine direkt gegen eine reale Infrastruktur getestet werden können.

PDF-Reports erzeugen

Eine weitere wichtige Anforderung ist die Erzeugung von PDF-Reports. Für Dokumentation, Qualitätssicherung oder  Administration müssen möglichst automatisiert PDF-Files erzeugt werden, welche auf einem Formular basieren und Daten und Grafiken aus dem Automationsprozess enthalten sollen. SpiderControl bietet hier die Möglichkeit, solche Formulare mit dem HMI-Editor wie für eine Anlagenvisualisierung zu zeichnen. Ein Funktionsbaustein wird mit der entsprechenden URL auf diese Webvisu-Seite aufgerufen und über einen Triggereingang wird intern ein Screenshot mit den Live-Daten gezogen. Ein weiterer Funktionsbaustein konvertiert diesen Screenshot in ein PDF-File, und dieses PDF-File kann bei Bedarf über weitere Funktionsbausteine auf einen Server kopiert oder per E-Mail weiterverschickt werden.

Weil SpiderControl mit der Webvisu von Codesys kompatibel ist, können sogar bestehende Webvisus als Formulare für eine PDF-Dokumentation verwendet werden. 

Im Beitrag wurden einige typische Aufgaben im Bereich der Digitalisierung beschrieben, welche für eine praktische Umsetzung häufig gelöst werden müssen. Die I4.0 Integration Suite bietet eine Vielzahl von weiteren Funktionsbausteinen an, sodass ein SPS-Programmierer seine Automation mit Bordmitteln mit der IT verbinden kann. Und was noch wichtiger ist: Unvermeidliche Anpassungen kann der Anwender in Zukunft selber erledigen, ohne jedes Mal auf einen externen Spezialisten angewiesen zu sein.

Das PiXtend-System kann als Komplettpaket bezogen werden und erlaubt einen komfortablen Einstieg in das Thema. Alle SpiderControl-Software-Komponenten sind auf fast allen gängigen Betriebssystemen, wie Windows 10, Linux, Android oder auch als Docker Image, verfügbar, sodass die auf dem Raspberry getesteten Lösungen ohne Modifikation auch auf beliebige Server Infrastrukturen migriert werden können.

Literatur

1. iniNet Solutions GmbH, Muttenz/Schweiz: www.ininet.ch