****** mit kostenlosem Quellcode in LabVIEW ******

 ************************************************************************

Basisfragen -  Die Grundprinzipien werden exemplarisch erarbeitet

* Wie kann ein PC mit einer SPS kommmunizieren, also SPS-Daten lesen und schreiben (OPC-Server) ?
* Wie und wo werden IP-Adressen/SubNetMask eingestellt?
* Welche Funktion hat ein Switch?
* Welche Funktion hat ein MES-Programm
* Wie kommen die Daten einer externen Datei, z.B. Excel-Auftrags-Datei, in ein MES-Programm?
* Wie werden textuelle Fehlermeldungen erzeugt? -> Vom Fehler zur Meldung!
* Wie kann eine Fehlermeldung als e-mail abgesetzt werden?
* Wie können SPS-Daten bzw. MES-Daten von einem anderen PC im Netz mitgelesen werden?
* Wie ist eine *.CSV-Datei aufgebaut und  wie wird eine *.CSV-Datei mit Fertigungsdaten erstellt?
* Wie wird ein WLAN-Netz mit einem Accespoint hergestellt?
* Wie gelangen Daten auf das WLAN-Netz (Umgebungsvariable) ?
* Wie wird eine App auf einem Handy /Tablet parametriert, so dass Umgebungsvariable gelesen /geschrieben werden
* Welche Funktion hat ein Web-Server und wie wird er aufgerufen?

Alle diese Fragen werden an exemplarischen Beispielen praktisch umgesetzt.

*******************************************************************************

*******************************************************************************

Ansatz als Basisunterricht zu i 4.0
Vorbemerkung:
Grundlagen im Bereich i 4.0 sind Kenntnisse und Fertigkeiten in der Automatisierungstechnik und Informationstechnik, wobei besonders der Informationstechnik immer mehr Bedeutung zukommt.Um einen Einstieg zu erreichen, werden hier einfache Module vorgestellt. Damit können jedoch wesentliche Prinzipien erläutert und durchdrungen werden. Natürlich kann damit nicht die gesamte Komplexität großer Anlagen erfasst werden.

Ebene 0 : Prozess
Es wird ein einfacher Prozess gewählt, so wie in Ebene 0 dargestellt. Hier z.B. eine Pneu. Prägepresse. Zur Energieversorgung und Überwachung wird die Energiestation verwendet. Hier auch die Ansteuerung mit EasyPort, PC und getrennter Software. Diese zeichnet Druck und Luftverbrauch auf und erstellt eine Excel-Datei zur Dokumentation. Die Bedienung kann auch über Smartphone/Tablet erfolgen. Es wurde getrennt, weil z.B. die Energiestation mehrere Arbeitsstationen beliefern kann, z.B. kann diese Station am Beginn einer Linie stehen.

Ebene 1: Steuerung
Es wird für den einfachen Prozess eine Siemens LOGO!8 verwendet. Die Software LOGOSOFT! ist einfach zu erlernen. Es stehen alle wesentlichen Elemente zur Verfügung sogar bis zu Webserver und App's für Adroid oder iOS, sowie Direktversand von SMSen und Vernetzung über Ethernet.Die Kommunikation PC mit LOGO!8 erfolgt über Ethernet und einen OPC-Server. Über diese Kommunikation werden Sollwerte von übergeordneten PC's mit  z.B. MES-Software in die Steuerung geladen und Istwerte, Fertigungsdaten und Fehlermeldungen an übergeordnete PC's und Programme z.B. MES gesendet. Exemplarisch werden diese in der grafischen Programmiersprache LabVIEW erstellt. Hierbei wird das LOGO-Programm sehr einfach gehalten. Es übernimmt nur die Steuerungsfunktion. Alle weiteren Funktionen werden im MES-System verarbeitet, dies wurde so gestaltet, dass diese Kommunkationssoftware die Standarvariablen zu Verfügung stellt. Wenn jetzt eine ander SPS eingesetzt wird muss nur die Kommunikationssoftware geändert werden, das MES System bleibt gleich.  

Ebene 2: Vereinfachtes MES -System
Der PC2 bekommt Produktionsdaten z.B. als Excel-Datei von übergeordneten Rechnern übernommen. Er ist für das Bedienen, Beobachten, Dokumentieren, Fehlermeldungen, sonstige Meldungen zuständig. Über WLAN können Fertigungsdaten an Handy, Tablet, iPad übertragen werden. Die Kommunikation läuft zwischen den PC läuft exemlparisch über eine DataSocket Schnittstelle. Von der Softareseite wird alles in LabVIEW programmiert.

***********************************************************

Die Ebene 1 und Ebene 2 kann auch auf einem PC laufen. Durch die Teilung ist das MES System unabhängig von einer SPS. Wenn diese gewechselt wird, muss nur das Kommunikationsprogramm an die SPS angepasst werden.

************************************************************ 

Ebene 3: Webserver
Man kann in dieser Ebene den Siemens Webserver bzw. den LabVIEW Webserver verwenden. Außerdem ist es möglich über Ethernet auf dem PC3 die Produktionsdaten mitzulesen, oder über einen Übergeordneten PC wird der Excel-Auftrag auf den PC2 geladen.
 

Prinzipieller Aufbau von einfachen Anlagen: 

 Möglichkeiten eines Unterrichts am Beispiel der Prägestation wie in der Übersicht gezeichnet.

Auftrag:  Es werden Teile mit einer auftragsabhängigen Prägekraft geprägt. Die Prägekraft wird mit einem Kraftsensor gemessen, die Produktionsdaten werden nach Excel zurückgeschrieben.

Ebene 0

Ebene 1

Beispielaufbau:

 Hinweise: 

1. Bei LOGO!8 : Einstellen auf 4 analoge Eingänge. Diese liefern bei 0...10V eine 2Byte UINT Zahl von 0...1000.

2. Vor der Datenübertragung an die Logo im Menü Extras..  den WebServer und den App Zugriff freischalten.

Beispiel: LOGO!8 -Programm

Funktion:

1 Prägen ausfahren, wenn Start-Taster oder Start von PC und Grundstellung

2 Kolben einfahren wenn Prägekraft erreicht oder Halt-Taster=0 Signal

3 Einlesen der Analogen Signale

Die gesamte andere Funktionalität wurde nach LabVIEW ausgelagert! 

LabVIEW-Programm zur Kommunikation LOGO!8 über OPC-Server mit PC 1. Es werden die Daten an Ethernet gesendet und vom Ethernet gelesen. Es wird das Protokoll "DataSocket" verwendet.

Hierzu sind folgende Server notwendig:

OPC-Server=Verbindung PC mit LOGO!8, hier wird eine Demo-Version der Fa. Deltalocig, Schwäbisch Gmünd verwendet.

DataSocket-Server=Verbindung der PC's über LAN Netz, Der Server ist standardmäßig bei LabVIEW dabei (Bei "Alle Programme->Nation Instruments->Datasocket"

Beide Server müssen dann gestartet werden.

Einstellung des Deltalogic OPC-Servers siehe bei Download.

 ******************************************************************

 Programm:   LOGO_OPC_Kommunikation.vi

Dieses Programm Übernimmt die Kommunkation zwischen der SPS und dem PC1 und dem PC2. Die Kommunikation zur SPS geht über den OPC Server. Die Kommunikation zum anderen PC geht über den DataSocket Server.

Panel  des Kommunikationsprogramms LOGO!8 mit LAN-Netz

 Diagramm:

1. Teildiagramm : ID-Konstanten für die OPC-Kommunkation erstellen

 2. Teildiagramm : Kommunikation Ethernet-OPC mit DataSocketProtokoll  dstp://

 Mögliche Vorübung für Ebene 2:

Möglichkeit 1 : 

Auftrag steht im Excel-Tabelle wird von einem übergeordneten und wird in PC2 geladen

Möglichkeit 2:

Die "Werkstücke" haben einen QR-Code und werden von Schülern mit Handy gelesen und dann in die vorbereitete Excel-Tabelle eingetragen 

Möglichkeit 3:  Ergänzend wird mit einem induktiven Sensor Metall/Nichtmetall-Werkstücke erkannt und die Prägekraft entsprechend angepasst. 

Ebene 2

Excel - Auftragsblatt 

Beispiel :  Bedienerobrfläche MES  PC 2:

 Im Programm wir der jeweilige Datensatz (Werkstück-Nummer und Sollkraft)  geladen und nach „Prozess-Start“ abgearbeitet. Nach der Bearbeitung werden Datum/Uhrzeit, Ist-Prägekraft und die Prozessdauer nach Excel zurückgeschrieben.

Erläuterungen zum LabVIEW Quellcode:

Der OPC-Server muss eingerichtet werden. Mit Hilfe eines LabVIEW-Tools kann die Adresse des OPC-Servers ermittelt werden. Hier: opc:/DELTALOGIC.OPC.S7.DA/0.2/   danach der Variablenname. Dieser ist im OPC-Handbuch für LOGO ersichtlich. Nach dem Öffnen der Verbindung steht die ID als Variable zur Verfügung.

Die Verbindung  LOGO8! mit dem PC-LabVIEW erfolgt über einen OPC-Server. Im Beispiel wird die Demo-Version des OPC-Server von der Fa. Deltalogic verwendet. 

Bei der Programmierung in LabVIEW sind einige Tools erforderlich. So z.B. der Flankentrigger und die  DDE-Kommunikation. Diese können unter dem Menü "Download" Position 3,  heruntergeladen werden.

 Auszug aus dem MES-Programm:

Daten aus Excel auslesen

Nachdem der die Werkstücknummer (Pos x) angewählt wurde, werden mit dem Button „Datensatz laden“ die Sollkraft und Werkstückbezeichnung von Excel ausgelesen. Hierzu wird die DDE-Kommunikation verwendet. DDE ist eine Windows Standardkommunikation 

 Daten aus der LOGO8! lesen, Schleppzeiger für Ist-Kraft erstellen  

Ein Schleppzeiger ermittelt die höchste Kraft. Die Istkraft und der Systemdruck werden permanent gelesen. Der Analogeingang der LOGO! liefert ein Word 0...1000 für ein Eingangssignal von 0...10V. Über eine Größer-Gleich-Operation wird der Abschaltmerker M1 gesetzt. 

Prozesszeit ermitteln

Wenn der Kolben die Grundstellung verlässt ( I5 NOT) wird je Zyklus hochgezählt und damit die Zeit ermittelt. Dies geschieht bis der Kolben wieder in Grundstellung ist. Wenn das Wegeventil schaltet (+Flanke) dann wird einmal die Zeit genullt und der Schleppzeiger.

Mitschreiben von Fehlern

Im Textfeld sollen die Fehler dargestellt und aufsummiert werden. Beispielhaft wird die Prozesszeit hier überwacht. In gleicher Weise wird z.B. der Druck überwacht. Ebenfalls muss bei Fehler ein R-Trig eingefügt werden. Es wird dann mit entsprechendem Text derselbe String (Fehler) als aufaddiert. von dem String jeweils eine lokale Variable erstellen.

Beispiel : Mitschreiben einer *.csv Datei, hier Datum/Uhrzeit und Prägekraft:

Kommunikation auf andere PC über Ethernet - Schreiben auf  "localhost"

Bei der Installation von LabVIEW wird ein Datasocket-Server mitinstalliert. Dieser ermöglicht die Kommunikation über Ethernet mit anderen PCs. Das Protokoll hier: dstp ->

Data Socket Transfer Protokoll. Es wird auf den eigenen PC (lokalhost) geschrieben, damit ist kein Problem mit Virenscanner bzw. Firewall’s. Die Variable wird hier i40_Daten genannt. Damit nur einmal geschrieben werden muss wird eine Struktur (Datenverbund) gesendet. Der Datasocketserver muss vor dem Senden gestartet werden.

 Kommunikation auf WLAN für Handy und iPad und Windows PC

Der PC 1 wird  ACCESS-POINT verbunden (IP z.B: 192.168.0.100 )

Das LAbVIEWProgramm muss ein Projekt sein (siehe Bild)

Im Projekt hier im Teil  "i40_Excel.lvlib" werden die „Netzvariablen“ angelegt. ( Datentyp anwählen, als „Schreiben“ anwählen, dann über *.lvlib ->Eigenschaften -> „alle verteilen“)

Im Programm die Variablen mit des „Netzvariablen“ verbinden. Das Hauptprogramm hier "Stufe_Excel_Handy.vi" wird ebenfalls in das Projekt geladen. Mit dem Button "Daten an AccessPoint" werden die Daten permanent gesendet.

Daten über Android – Handy Lesen  -> Achtung Firewall ausschalten bzw. IP-Adresse freigeben

1  App auf Handy laden :   NI Data Dashboard

2 bei „Connnect to shared variable…“ ->  IP Adresse des AccessPoint eingeben

3 IP-Adresse anwhählen

4 Es erscheinen sie Server-Namen. Den aktuellen Server anwählen

5 Variable anwählen, Darstellungsart anwählen

                                        Starten !!

  Daten über WLAN in den PC lesen

Wenn das Programm aus 4.8 gestartet ist, können die Variablen auch von  PCs->-WLAN gelesen werden. Das Programm lädt die „Umgebungsvariable“ – verbindet diese (Datentyp-Angabe) und das wird gelesen. Der  Eingabestring hat eine Suchfunktion, damit wird die Variable angewählt. Es ist derselbe String, welcher z.B. mit dem Android-Handy angewählt werden muss. Dieses Programm arbeitet nun wie ein App auf dem Handy.

 Daten lesen über Ethernet externer PC, Basis Datasocket

In Kapitel 6 wurden die Daten auf den PC in den Datasocket-Bereich geschrieben.

Untenstehendes Programm zeigt wie von beliebig diese Daten gelesen werden können. Es muss hierzu auch auf diesem PC der Datasocket Server gestartet werden.

Hinweis: Erstellen Sie beim Programm "Schreiben", Kapitel 6 eine Konstante von der

Struktur der Variablen und kopieren Sie diese zum Lesen als Datentyp.

Quellcode in LabVIEW für das ganze Projekt  !

Ebene 3

 Kommunikation der LOGO-Steuerung über den LOGO-Webserver 

1 Freischalten des Webservers mit Hilfe der LOGO Soft

2 Starten des Webservers 

 Einstellen der gewünschten Variablen. Diese werden als U16 bzw. als Lampe angezeigt

-----------------------------LabVIEW Webserver ------------------------------------------------

Von dem MES-Programm oder einem anderen LabVIEW Programm, kann eine *.html Seite automatisch erstellt werden. Nach dem Aufruf über einen Browser (Microsoft)

kann das Programm bedient werden. So kann z.B. auch das Prinzip der Fernwartung erläutert werden.

Hinweis : Über rechte Maustaste kann die Steuerung übernommen und wieder zurückgegeben werden

Einsatz der WebServer z.B. zur Fernwartung, Prozessbeobachtung.

Wenn mehrere Steuerungen im Netz sind, dann kann über einen PC je Steuerung mit dem Webserver erreicht werden.

 ************************************ Ende *****************************