M1 goes MATLAB / Simulink

Die Entwicklung und Programmierung von Regelungen für speicherprogrammierbare Steuerungen und Motion Controller sind die wohl anspruchsvollsten Themen der Automatisierungstechnik überhaupt. Seit rund 20 Jahren liefert dazu die amerikanische Firma ›The MathWorks‹ mit den Produkten MATLAB und Simulink die führenden Werkzeuge zur Analyse, Modellierung und Simulation von dynamischen Systemen. Der entscheidende Vorteil dieses Programmpakets besteht darin, dass es damit möglich wird, dynamische Systeme in ihrer Gesamtheit zu modellieren und die Auswirkungen von Änderungen in den Teilsystemen beurteilen zu können, bevor diese in der Praxis realisiert worden sind.

Reglerentwicklung ohne Programmierung
Nichts lag also für Bachmann Electronic näher, als dieses mächtige, weltweit praktisch standardisierte Werkzeug für die Modellierung von Regelungen und Ablaufsteuerungen auf der M1-Steuerung nutzbar zu machen. »Unser Ziel war es, dem Systemtechniker zu ermöglichen, ausschließlich in der ihm vertrauten Umgebung Simulink arbeiten zu können«, sagt Michael Ebnicher, der als Projektleiter bei Bachmann Electronic für die Integration dieser zukunftsweisenden Funktionalität verantwortlich zeichnet.
Dank der direkten Integration in die M1-Systemfamilie muss der Regelungstechniker nun nicht mehr die Programmierung der Steuerung in den Sprachen nach IEC 61131 oder C beherrschen, sondern kann sich voll und ganz auf seine Arbeit in der gewohnten Modell- und Simulationsumgebung konzentrieren. Die verschiedenen Ein- und Ausgabebaugruppen der M1-Steuerung liegen dabei als Baustein-Bibliothek in Simulink vor und können direkt in der grafischen Modellierung verschaltet werden.

Automatische Erzeugung des Programm-Codes
Bild 1 zeigt den beschriebenen Prozess der automatischen Programmerzeugung: der Anwender modelliert in der gewohnten Simulink-Umgebung (1) sein System. Er startet den Prozess zur Erzeugung des ausführbaren M1-Codes (2). ›Real-Time-Workshop‹ (3) erzeugt den Modellcode von MATLAB, der durch den ›Target Language Compiler‹ (4) und den Zielsystemcompiler (5) in einen auf der M1-Steuerung direkt lauffähigen Programmcode (6) übersetzt wird. »Damit haben wir erreicht, was in dieser Form bislang von keinem anderen Steuerungslieferanten angeboten wird: der Anwender erstellt ausschließlich das Simulink-Modell und startet den Transferprozess auf die Steuerung. Einer weiteren Interaktion bedarf es nicht«, beschreibt Matthias Schagginger, Produktmanager Software bei Bachmann Electronic, nicht ohne Stolz diese entscheidende Erleichterung für den Anwender.

Voller Zugriff durch Online-Verbindung
Die Entwicklungsumgebung und die Steuerung stehen über automatisch erstellte Kommunikationsbeziehungen in Verbindung. Prozesswerte, Variablen und Parameter in der Steuerung können im dynamischen Betrieb von der Entwicklungsumgebung Simulink aus beobachtet oder im Zeitverlauf aufgezeichnet werden. Zur Analyse der empfangenen Daten steht wiederum das gesamte MATLAB-Paket bereit. Die Implementierung von Bachmann Electronic erlaubt auch, dass während des Programmablaufs Werte, Regler- oder Modulparameter von Simulink aus auf die Steuerung geschrieben werden. Der Anwender kann die Parameter ›online‹ anpassen und sofort den ausführbaren Objektcode auf der M1 erzeugen – ohne sich um den Programmcode kümmern zu müssen.



Nahtlose Einbindung in den klassischen Steuerungsbereich
»Unsere langjährige Erfahrung sowohl bei Motion Control wie auch in klassischen Steuerungsanwendungen hat uns daneben gelehrt, wie enorm wichtig es ist, ›hybride‹ Systeme realisieren zu können«, erwähnt Michael Ebnicher, und ergänzt: »Es war für uns von Anfang an klar, dass wir auch mit der MATLAB-Lösung in der Lage sein müssen, auf ein und derselben Steuerung gleichzeitig Programme in allen Sprachen, wie IEC 61131, C/C++ oder Java kooperativ laufen zu lassen.«

Gesamtlösung ist das Ziel
Mit der vollständigen Integration der M1-Steuerung als Target stellt Bachmann Electronic ein komfortables und höchst effizientes Werkzeug zur Programmierung des M1-Steuerungssystems zur Verfügung.
Der Anwender kann sich ausschließlich auf die Arbeit in der vertrauten Simulink-Entwicklungsumgebung konzentrieren, dort das System in seiner Gesamtheit modellieren und die Auswirkung von Änderungen bereits vor der Übertragung auf die Steuerung simulieren. Die Generierung des Programms für die M1-Steuerung geschieht dann vollständig im Hintergrund und verlangt keine Kenntnisse anderer Programmiersprachen.

Diese vollständige Integration hat entscheidende Vorteile:

•  Schnellere Implementierung von Steuerungen durch kürzere Regler-Design-Phasen
• Kürzere Inbetriebnahmen durch zuverlässige, automatische Code-Generierung und Kommunikation von Online-Daten
• Maximale Übereinstimmung von Maschinen- und Reglermodell
• Überzeugende Flexibilität durch direkte Kommunikation mit anderen Softwaremodulen (Programme in IEC 61131, C/C++ oder Java) auf der Steuerung.