Neben der Auswahl geeigneter Sensoren und Aktoren ist die Programmierung der Anwendungssoftware die zentrale Aufgabe bei der Prüfstandsautomation. Die meisten Entwicklungssysteme für diese Aufgaben basieren auf einer objektorientierten Hochsprache oder grafischen Programmierung mit „virtuellen Instrumenten". Für die Nutzung dieser Programmiertechniken ist eine intensive Benutzerschulung Voraussetzung. Oft können Anwendungen erst nach einer Einarbeitungsphase effektiv umgesetzt werden. Größere Unternehmen und Prüflaboratorien beschäftigen daher meist speziell ausgebildete Informatiker.

Eine Alternative zu diesen konventionellen Programmiertechniken ist das Programmiersystem ProfiSignal-Klicks der Firma Delphin. Mit dem Entwicklungstool wird eine Applikation nicht im herkömmlichen Sinn programmiert, sondern komplett aus vorgefertigten Anweisungen per Mausklick erstellt. Syntaxfehler gehören damit der Vergangenheit an.

Ein Beispiel zeigt die Unterschiede auf: Die Funktion „Messwerte speichern und als Trenddiagramme (online/offline) anzeigen" umfasst in Hochsprache programmiert die Teilaspekte Design der Dialoge, Datenbank-Implementierung, Programmierung der grafischen Ausgabe und die Fehlerbehandlung. Ohne profunde Programmierkenntnisse können Anwender die eigentlichen mess- und prüftechnischen Aufgaben nicht selbstständig lösen.

Ähnlich verhält es sich mit der rein grafischen Programmierung: Als Pendant zur Hochsprache setzt diese Methode auf virtuelle Instrumente, die miteinander über „Signalleitungen" verknüpft werden. Als Ergebnis erhalten die Programmierer Funktionsblöcke mit grafischen Verknüpfungen beziehungsweise Visualisierungen in Form von Datenflussdiagrammen, die so genannten Flowcharts. Die Schwachstelle ist offensichtlich: Flowcharts bilden vor allem die Informationsflüsse und Prozess-Peripherie ab, den Messaufbau. Um die notwendigen Mess- und Automatisierungsfunktionen einer Applikation umzusetzen, sind wie bei den Hochsprachen fundierte Programmierkenntnisse erforderlich.

Die Alternative zur Ablaufsteuerung

Wichtigstes Ziel bei der Entwicklung des Programmiersystems ProfiSignal Klicks war, Anwendern in der Mess- und Prüftechnik eine Alternative zur Programmierung von Ablaufsteuerungen und Schrittketten für Prüfstände und Versuche zu bieten. Besonderes Augenmerk wurde auf die intuitive Bedienung, schnelle Erlernbarkeit und einfache Programmpflege gelegt. ProfiSignal stellt heute eine Gesamtlösung dar, mit der umfassende Anwendungen schnell und einfach erstellt werden können - von der Messwert-Er- fassung über die Automatisierung bis hin zum Report. Strukturiert ist das Entwicklungssystem in die Baugruppen

• Message,
• Geräte (Messgeräte),
• Mess-Konfiguration,
• Bedienen und Beobachten,
• Data-Service,
• sowie Anwendungen.

Die Komponente Data-Service erfasst und speichert die Mess- und Steuerwerte vom und zum Prozess und stellt diese den Anwendungen wie Parameter/Rezepteingabe, Messdatenanalyse, Reports/Protokolle und Automatisierung zur Verfügung. Innerhalb der Baugruppe Automatisierung erfolgt die Programmerstellung mit dem Strukturdiagramm als Ausgangspunkt. Im Gegensatz zur grafischen oder Hochsprachenprogrammierung sind diese Baugruppen bereits weitgehend für die typischen Anwendungsszenarien vorkonfiguriert. Die Aufgabe „Messwerte aufzeichnen und im Trend anzeigen" lässt sich daher mit wenigen Mausklicks realisieren - auch ohne vorhergehende Schulungen. Im Strukturschaubild werden die Applikationen mit Hilfe von Funktionsblöcken gegliedert.

Die Programmierung des eigentlichen Codes findet in den einzelnen Bausteinen eines Strukturschaubildes statt. Dafür reichen wenige Baustein-Typen aus, um selbst komplexe Aufgabenstellungen in der speziellen Scriptsprache der Firma Delphin realisieren zu können. Die Grundlage bildet die Programmiertechnik „Programming by Selection", bei der die Entwicklungsumgebung kontextsensitiv die passenden und logisch sinnvollen Befehle zur Auswahl bereitstellt. Der im Ergebnis abgebildete Programmtext gleicht dem einer Hochsprache und scheint konventionell eingetippt zu sein, ist aber dennoch wie eine Ablaufbeschreibung lesbar. Tatsächlich entsteht der Programmcode durch wenige Mausklicks. Der Verzicht auf die Eingabe von einzelnen Zeichen schließt Syntaxfehler aus.

Darüber hinaus hat die Programmiermethode weitere Vorteile: Vor der eigentlichen Programmierung muss die Applikation immer zuerst visuell in Bausteine strukturiert werden. Dies sorgt bereits zu Beginn eines Projekts für eine saubere Dokumentation und nachvollziehbare Programmstrukturen. Für die Programmierung reicht es aus, die Aufgabenstellung richtig zu formulieren. Durch die Verwendung von Scriptbefehlen im Klartext (in Deutsch oder Englisch) werden Anweisungen lesbar und verständlich. Da Anwender die Scripte le- sen können, muss die Syntax der Sprache nicht vor der Programmierung erlernt werden. Ebenso lässt sich auf herstellerspezifische Programmier-Notationen fast ganz verzichten.

Schrittketten für Messtechniker

Das Strukturdiagramm ermöglicht es, Teilprozesse übersichtlich in Bausteine aufzuteilen und später zu funktionalen Mess- und Prüfabläufen oder Prozessketten zusammenzufassen. Die Software definiert dazu die drei Bausteintypen: Ablaufbausteine, Ereignisbausteine und Parallelbausteine. Der Ablaufbaustein enthält wiederum die Untertypen Start-und Endbaustein. Ereignis-Bausteine werden durch eine Bedienerhandlung oder die Überschreitung eines Grenzwertes angestoßen, die zu beliebiger Zeit im Prozessablauf auftreten können. Sobald das Ereignis eintritt, wird der Programmcode der Ereignisabläufe ausgeführt.

„Programming by Selection“: Die Entwicklungsumgebung stellt kontextsensitiv die passenden Befehle bereit und generiert den hochsprachenähnlichen Programmtext.

Diese insgesamt fünf Varianten erscheinen im Strukturdiagramm mit eigenen Symbolen und dienen als Container für die noch zu erstellenden Programmtexte. Sichtbar werden diese Anweisungsskripte erst durch einen Mausklick auf das Baustein- Symbol. Damit eignet sich das Strukturdiagramm als Werkzeug, um selbst komplexe Prozessabläufe übersichtlich zu planen und zu pflegen. Anschließend kann mit der Detailarbeit - der eigentlichen Programmierung der Bausteine begonnen werden. Zudem erleichtert diese Struktur die sequenzielle Bearbeitung und Aufteilung von größeren Projekten auf mehrere Entwickler. Für alle Beteiligten erschließt sich die Struktur des Prozesses auf einen Blick. Durch diese hohe Transparenz vereinfacht sich die kontinuierliche Programmpflege.

Abhängig von den Applikationen ist ProfiSignal als Entwicklungssystem oder als anwendungsspezifische Komplettlösung verfügbar. Beispielhaft ist ein Prüfstand für den Test von Kunststofftanks bei Kraftfahrzeugen oder ein Pumpenprüfstand. Im Mittelpunkt stehen zudem Lebensdauerprüfungen und Langzeittests unter Praxisbedingungen. Mit dem messtechnischen Komplettsystem arbeitet zum Beispiel das Applikationslabor eines namhaften Herstellers von Kältemaschinen. Ein großer Hersteller von Heizungsanlagen hat sein Prüffeld vollständig mit ProfiSignal modernisiert. Für die Störungsanalyse bei Gas-Turbinen wird die Lösung ebenfalls genutzt.  

Autor: Frank Ringsdorf ist Vorstand Technik bei der Firma Delphin Technology in Bergisch Gladbach.