Objektorientiert in die Zukunft mit Lasal von Sigmatek

Das objektorientierte Engineering Tool Lasal vereint alle Automatisierungsaufgaben auf einer modernen Low-Code-Plattform und sorgt für einfaches Handling von Maschinen- und Anlagenkonzepten.

Um die Anwendungssoftware möglichst universell und gleichzeitig einfach pfleg- und erweiterbar zu gestalten, sind moderne Tools und Ansätze wie die objektorientierte Programmierung (OOP) Enabler von zukunftsfähigen Maschinenkonzepten. Mit einem objektorientierten Ansatz erreicht der Maschinenbauer maximale Hardware-Unabhängigkeit. Zudem ist die Software sehr übersichtlich und strukturiert aufgebaut. Die objektorientierte Programmierung mit Lasal wurde von Sigmatek bereits vor über 20 Jahren am Markt eingeführt. Die Idee war, ein einziges Software-Tool zu schaffen, das modular als Baukastensystem angelegt, sämtliche Engineeringaufgaben der Automatisierungstechnik übernimmt – von der Steuerungsprogrammierung über die Projektierung der Visualisierung, der Antriebs- sowie der Sicherheitstechnik. Sigmatek war der erste Hersteller in der Branche, der die Objektorientierung von der PC-Programmiertechnik in die Steuerungstechnik übertragen und somit neue Maßstäbe für Modularität und Wiederverwendbarkeit geschaffen hat.

Über den Klassentree von Lasal Class wird die Klasse mit ihren Eigenschaften, Methoden und Schnittstellen definiert, die dazu notwendige Deklaration und grafische Darstellung erledigt das komfortable Engineering Tool automatisch.

Logik im System

„Die Idee der Objektorientierten Programmierung (OOP) ist, Code und Daten in logische Einheiten, ‚Objekte‘, zusammenzufassen. Dies Objekte repräsentieren die verschiedenen Teile einer Maschine oder Anlage“, erklärt Franz Aschl, Technology Management bei Sigmatek. Hinter einem Objekt steht jeweils eine „Klasse“. Sie ist der Bauplan des Objekts und enthält den Programmcode und die dazugehörigen Datenelemente. Jede Klasse kann eine bestimmte Aufgabe übernehmen, wie beispielsweise die Messung und Auswertung einer Temperatur, die Regelung eines Ventils oder die Ansteuerung eines Förderbandes. Da jede einzelne Funktion gekapselt ist, kann eine ungewollte Beeinflussung von außen ausgeschlossen werden. Sobald die Klasse mit Parametern und Schnittstellen versehen ist, bezeichnet man sie als Objekte.

„Der Vorteil dieser Entwicklungsmethode ist ihre durchgängige Modularität von der untersten Ebene der einzelnen Funktion bis hinauf zum Gesamtprojekt. Das sorgt für Übersichtlichkeit und zwingt zu strukturierter Softwareentwicklung. Der gefürchtete „Spaghetti-Code“ kann gar nicht entstehen“, so Franz Aschl. In ihrem Inneren enthalten die Klassen die bekannte Programmierung per Structured Text (ST), Sequential Function Chart (SFC) oder Kontaktplan (KOP) nach IEC 61131-3 sowie ANSI-C und Interpreter. Ein wesentliches Merkmal von Lasal ist die objektorientierte Programmierung mit Client-Server-Technologie sowie grafischer Darstellung, grafischer Projektierung und grafischem Debugging. Auf einen Blick erhält man eine Gesamtübersicht über das Projekt, die Funktionalitäten, den Datenverkehr und die Schnittstellen. Komplexe Zusammenhänge sind dadurch viel einfacher zu erkennen, zu ändern und zu kontrollieren.

Rückblick: Die Vorstellung der objektorientierten, all-in-one Automatiserungssoftware Lasal erfolgte 2002 auf der Hannover Messe.

Bibliotheken

Die Klassen werden in übersichtlichen Bibliotheken abgelegt. Einzelne Funktionen lassen sich in der Software im Baukastensystem zusammenstellen und einfach verdrahten. Wie in der Mechanik, wo eine erprobte Konstruktion wiederverwendet wird, können auch bei der OOP dank der modularen Struktur einmal erstellte Applikationsteile einfach wiederverwendet und angepasst werden. Das gewährleistet eine hohe Flexibilität, denn auch Änderungen können so mit wenig Code und geringem Aufwand rasch realisiert werden. Diese gesteigerte Wiederverwendbarkeit reduziert die Entwicklungszeit und somit die Time-to-Market-Zyklen erheblich.

Seit der Erstvorstellung hat sich einiges rund um Lasal weiterentwickelt.

Durchgängig entwickeln: vom Konzept zum Detail

„Ein Vorteil der objektorientierten Programmierung ist, dass sie zu wohlüberlegter Formulierung der Definitionen zwingt“, findet Aschl. Ausgehend vom Gesamtprojekt überlegen die Softwarearchitekten, welche Funktionen in der Maschine benötigt werden und wie diese miteinander verbunden sind. Beim Top-down-Design werden Aufgaben bzw. Funktionen zerlegt und visuell dargestellt: Welche Maschinenteile sprechen mit anderen, welche tauschen Daten aus. „Es ist keine Zeile Code nötig, um in einem Lasal-Netzwerk die Funktionsweise der Anwendung zu verstehen. Wenn die Funktionen und die Kommunikationsschnittstellen festgelegt sind, beginnt die Entwicklung Bottom-up“, erklärt Aschl.

Entwicklungsaufgaben lassen sich so einfach auf Entwickler bzw. Gruppen verteilen. Diese Aufgaben können eigenständig abgearbeitet werden. Statt zu programmieren, modelliert der Anwender Standard-Maschinenfunktionen auf der grafischen Benutzeroberfläche per Drag-and-drop aus den umfangreichen Bibliotheken. Der Entwicklungsaufwand wird dadurch enorm reduziert und die Softwarequalität gleichzeitig gesteigert. Erst ab einem bestimmten Zeitpunkt besteht die Notwendigkeit, einzelne Softwarepakete in einem Release zusammenzuführen und aufeinander abzustimmen. Schnittstellenprobleme gehören der Vergangenheit an. Ein weiterer Vorteil der objektorientierten Entwicklung ist, dass die Hardware noch nicht bereitstehen bzw. definiert sein muss. Die Software ist von der Hardware entkoppelt. Das ist für den Maschinenbauer sehr hilfreich, da sich oft erst während der Entwicklung herausstellt, welche Rechenleistung, Antriebsart, Visualisierungspower und Displaygröße letztendlich optimal sind. Apropos Visualisierung: Ein Maximum an Freiheit bei der Auswahl des Zielgerätes bieten HTML5-Visualisierungen, die sich flexibel an das eingesetzte HMI anpassen lassen.

Machine Manager: flexible Aufgabenverteilung

In der heutigen Zeit müssen Produktionsanlagen wandlungsfähig sein, schnell und einfach auf Marktveränderungen reagieren können. Auf dem Weg zur Smart Factory setzt Sigmatek deshalb seit vielen Jahren auf modulare, dezentrale Automatisierungslösungen. Mehr-CPU-Lösungen statten Maschinenbauer mit viel Flexibilität aus: Die Systemkonfiguration lässt sich so individuell zusammenstellen und bei Bedarf auch nachträglich durch optionale Funktionseinheiten und Rechenleistung erweitern. Der Lasal Machine Manager sorgt dafür, dass diese intelligente Modularität auch in der Software abgebildet wird. Maschinensoftware besteht aus vielen Teilprojekten, die wiederum in Untergruppen wie Ablauf und Visualisierung unterteilt sind. Mit dem Machine Manager erhält der Anwender eine Übersicht der einzelnen Projekte in der Maschine oder Anlage und kann einfach sehen bzw. festlegen: Wer darf mit wem welche Daten austauschen?

Zuweisung mit System

Als Software-Schicht liegt der Machine Manager über der eigentlichen Maschinenprogrammierung und weist die unterschiedlichen Teilaufgaben den vorhandenen Hardware-Steuerungseinheiten zu. Dies kann bei der Inbetriebnahme einmalig festgelegt oder auch während der Nutzungsdauer einer Maschine verändert werden. Die Kommunikationspfade zwischen Steuerungseinheiten und HMIs lassen sich im Machine Manager festlegen. Die Variablen werden während der Laufzeit automatisch über projektübergreifende Client-/Serververbindungen angefordert und gesendet. Der Machine Manager sorgt so für maximale Übersichtlichkeit bei Software-Projekten bei Mehr-CPU-Applikationen und für viel Flexibilität bei der Aufgabenverteilung.

Engineering mit Zukunft

„Jeder Maschinenbauer weiß, dass die Software und das Wissen dazu sein größtes Gut sind“ ist Aschl überzeugt. In Kombination mit moderner Hardware entsteht der entscheidende Mehrwert für die Anwender. Mit einem flexiblen, strukturierten und bedienerfreundlichen Engineering Tool wie Lasal bleibt Code auch nach Jahren lesbar und einfach anpassbar. Code wird damit nachhaltig und kann übersichtlich weitergetragen werden. Auch Technologieänderungen, die es zwangsläufig in der heutigen Zeit immer öfter geben wird, können so mit minimalem Aufwand und Risiko gehandhabt werden.