Steuern - aber wie?

Die elektronische Steuerungstechnik, Grundlage jeder Automatisierung, verändert sich zur Zeit gleich in mehrere Richtungen, die durch verschiedene Trends beeinflußt werden. Da wäre zunächst der Versuch, die unterschiedlichen Programmiersprachen der SPS-Hersteller durch die genormte Version nach IEC 1131-3 austauschbar zu machen. Als nächstes kämen die Industrie-PCs. Sie werden immer leistungsfähiger, arbeiten unter dem Betriebssystem Windows NT und graben als sogenannte Soft-SPS den speicherprogrammierbaren Steuerungen in vielen Bereichen bereits das Wasser ab. Leistungsfähige Feldbusse ¿ leider zu viele ¿ ermöglichen die Steuerungswelt zu dezentralisieren und unterstützen so den Trend zu modularen Steuerungen. Sie sehen, eine Vielzahl an Aspekten, die ich im Folgenden jeweils nur anreißen und nicht völlig ¿aufreißen¿ kann.
Automatisierungstechnik wäre ¿ nach unserem heutigen Verständnis ¿ ohne die lawinenartige Entwicklung der Elektronik nicht möglich. Vor allem die speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), die vor etwa zwanzig Jahren ihren Siegeszug antraten, belegen diesen Zusammenhang. Der kritische Part in diesem Konzert war jedoch von Anfang an die Programmierung, weil sie den Anwendern, meistens gestandene Maschinenbauer, zunächst völlig fremd war. Als weiteres Kriterium bediente sich fast jeder SPS-Hersteller eigener Programmiersprachen, beziehungsweise -Dialekte, die den Austausch (das Portieren) auf andere Steuerungen unmöglich machte. Diese softwarebedingten ¿Erbhöfe¿ mit abhängigen Kunden waren ¿ zumindest von den Herstellern ¿ so gewollt, weil sie die längerfristige Bindung der Anwender an eine spezielle Steuerung förderten.

Genormte Programmiersprachen
Nicht zuletzt die große Verbreiterung der Programmiersprache Step 5 für die Simatic S 5 von Siemens, die auch heute noch als Quasi-Standard gilt, weil sie fast jeder Techniker erlernt hat, begründete den Erfolg dieser Steuerungsfamilie, deren geschätzter Marktanteil in Deutschland immer noch bei über 60 Prozent liegt. Die Nachfolge-Steuerungsfamilie Simatic S 7 mit der Programmiersprache Step 7 tut sich sehr schwer, in die Fußstapfen des Vorgängers zu treten.

Die Globalisierung der Märkte und die vielen kleinen und mittleren SPS-Hersteller verlangten langfristig eine einheitliche Programmierung, die in der Norm IEC 1131-3 festgeschrieben wurde. Böse Zungen behaupten zwar, daß dieses System eher für den Ingenieur taugt, als für den Betreiber oder dessen Wartungstechniker. Allein schon die Tatsache, daß fünf Sprachen ¿ Anweisungsliste (AWL), Kontaktplan (KOP), Funktionsplan (FUP), die Hochsprache ¿strukturierter Text¿ (ST) und die Ablaufsprache (AS) ¿ zulässig sind, die anschließend erst in einen sogenannten Maschinencode compiliert werden müssen, zeigt die Kompromisse der Normer. Besonders schwierig wird es, wenn einmal compilierte Module nicht wieder in ihren Quellcode zurückübersetzt werden können, was in der Regel der Fall ist. Übrigens, Step 7 enthält sowohl Elemente aus der IEC 1131-3 als auch aus Step 5. Ein verständlicher Kompromiß für den Marktführer, weil er ja den Anwendern den Übergang zur neuen Generation erleichtern mußte. Marktbeobachter schätzen, daß die Zahl der Anbieter von Steuerungen für die IEC-Norm inzwischen zwar überwiegt, was aber nicht für die Anwender und das Marktvolumen gilt.

Alternative Industrie-PC
Schon mit dem ersten Erscheinen der PCs, die ja damals wirklich noch ¿persönliche Computer¿ waren, versuchten die Techniker mit diesen Universalgeräten Maschinen und Anlagen zu steuern. Was die SPS-Hersteller zunächst belächelten, weil sie von Anfang an mit schnelleren Mikroprozessoren (Motorola 68000) arbeiteten, hat sich inzwischen zu einer interessanten Entwicklung gemausert. Industrie-PCs (IPC) bilden heute eine bemerkenswerte Alternative zu den speicherprogrammierbaren Steuerungen, weil die SPS-Funktionen einfach per Software nachgebildet werden.

Abgesehen von den vielseitigen technischen Möglichkeiten IPC-Systeme kann hier auch der Einsatz des ¿ inzwischen stabilen ¿ Betriebsystems Windows NT als Vorteil verbucht werden, weil es die meisten Anwender beherrschen und völlig unabhängig von der jeweiligen Hardware ist. Über Windows 95 als Betriebssystem in Industrie-PCs streiten sich die Gelehrten offensichtlich noch. Hierbei steht sowohl die Änderungswut von Microsoft ¿ auch bei NT ein Problem ¿ als auch die Stabilität zur Debatte.

Software-Standards
Auf jeden Fall bedeuten diese standardisierten Software-Plattformen Chancengleichheit für die kleineren und mittleren Hersteller. Wie ernst diese Entwicklung auch vom Marktführer eingeschätzt wird, zeigt die Vorstellung von ¿Windows Automation Center Simatic¿ (WinAC) durch Siemens Ende letzten Jahres. Schließlich handelt es sich hier um die ¿aufgeforstete¿ Industrie-PC-Linie, mit der die Bayern am jährlich zweistellig wachsenden Weltmarktvolumen partizipieren wollen. Neuere Studien belegen, daß Siemens auch in diesem Bereich bereits die Marktführerschaft erreicht haben soll.

Natürlich sehen vor allem die kleinen und mittleren Unternehmen im Segment der Industrie-PCs interessante Entwicklungsmöglichkeiten, weil hier nicht gegen proprietäre Systeme angekämpft werden muß. Entsprechend groß und leider ziemlich unüberschaubar ist heute das Marktangebot.

Eingebettete Systeme
Sehr kleine Systeme, die sich in die jeweilige Anwendung ¿einbetten¿ lassen, werden inzwischen fast wie Bauelemente eingesetzt. Besonders kostengünstige Lösungen bieten sogenannte Hutschienen-PCs, deren modulare Systembauteile einfach nebeneinander auf die genormte Hutschiene aufgeschnappt werden.

Ein weiteres Beispiel ist die Deasy-Familie von Leukhardt, die sich mit unterschiedlichen Prozessoren und Ein-/Ausgangsmodulen an die Aufgabenstellung anpaßt. Trotz der kompakten Abmessungen steht dem Anwender hier bereits ein integriertes Interface für den inzwischen sehr verbreiteten CAN-Feldbus zum problemlosen Vernetzen zur Verfügung.

Näher am herkömmlichen Aufbau der Personal-Computer liegen die Industrie-PCs von IBM. Je nach Modell enthalten Sie immerhin genug Platz für vier freie ISA-Steckplätze (Slots), von denen zwei auch PCI-Karten aufnehmen. Pentium-Prozessoren von 133 bis 166 Megahertz und Hauptspeicher von acht bis 128 Megabyte bieten die Grundlage für leistungsfähige Applikationen. Spätestens bei der Belastbarkeit endet die Ähnlichkeit mit dem Büro-PC. Schutzart IP51, Betriebstemperatur von 0 bis 50 Grad Celsius und die relative (nicht kondensierende) Luftfeuchte von 5 bis 95 Prozent sollten auch für rauhe Umgebungen ausreichen.

Wie geht¿s weiter?
Die Entwicklungen im Bereich industrieller Steuerungen überschlagen sich förmlich. Dies aber nur aus der Sicht der Hersteller und Anbieter. Die Anwender fühlen sich durch diese Veränderungslawine nämlich zunehmend verunsichert und bedroht. Schließlich müssen sie die langfristigen Investitionen ihrer Kunden sichern. Da wirkt die Aussage, mit der sich viele Unternehmensführer brüsten, daß kein Produkt ihres Unternehmens älter als drei, vier oder fünf Jahre sei, geradezu kontraproduktiv. Siemens hat beispielsweise dieses Beharrungsvermögen der Kunden recht eindrucksvoll zu spüren bekommen. Der Umstieg von Simatic S 5 auf S 7 verläuft ¿ unabhängig von einigen Anlaufproblemen ¿ nur sehr zögerlich. Das hängt natürlich in hohem Maße mit den Kenntnissen der Anwender zusammen. Die sind nunmal in Step 5 geschult und haben bei Step 7 Schwierigkeiten beziehungsweise Schulungsbedarf.

In aktuellen Neukonstruktionen bieten die weiterentwickelten Techniken natürlich erhebliche Vorteile. Vor allem die Integration moderner Kommunikationstechniken, wie sie im Bürobereich schon üblich sind, eröffnet geradezu berauschende Möglichkeiten der ¿globalen¿ Fernsteuerung ganzer Unternehmen in Echtzeit. Das funktioniert natürlich nicht über die wackeligen Wählverbindungen, die Ihnen die Telekommunikationsunternehmen zur Zeit andienen. Wer braucht das eigentlich? Bleiben Sie also zunächst noch auf dem Teppich und lösen Sie die aktuellen Probleme mit den erprobten Mitteln. Gleichzeitig müssen Sie den Umstieg in neue Techniken vorbereiten. Das beginnt mit der ¿ zugegeben ¿ zeit- und kostenintensiven Schulung Ihrer Mitarbeiter. Denn nur wenn Sie die ¿Fortschritte¿ beherrschen, können Sie sie auch sinnvoll einsetzen.

Bernhard Siegmund / Mai 1998