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Steuerungsebene 23 trischen Schaltanlagen der Mittel- und Hochspannungstechnik wurde im Jahr 2004 die Norm IEC 61850 als globaler Standard veröffentlicht. Auf dieser Basis erfolgte Ende 2006 die Definition der IEC 61400-25 zur Kommunikation beziehungsweise Überwachung und Steuerung von Windenergie-Anlagen. Im Gegensatz zu den drei erstgenannten Normen, welche einen signalorientierter Ansatz verfolgen, basieren die beiden letztgenannten auf einem objektorientierten Ansatz. Die IEC 61850 wie auch die IEC 61400- 25 eignen sich daher ideal für die Umsetzung in einer objektorientierten Programmiersprache. Im Umfeld der Fernwirktechnik kommen beispielsweise Steuerungen des Wago-I/O-Systems zur Überwachung von mechatronischen Einheiten oder als Gateway zu anderen Feldbussen wie Profibus zum Einsatz. Für die Erweiterung des Portfolios um eine IEC-61850-Lösung wurde die Implementierung eines IEC- 61850-Servers in verschiedene Wago- Steuerungen evaluiert, welche dann mit dem in der Leittechnik enthaltenen Client kommunizieren. Nachfolgende Ausführungen beschreiben die Portierung der unter Codesys V2.3 – der IEC-61131- Programmierumgebung des Herstellers Modell eines intelligenten elektronischen Gerätes (IED) gemäß IEC 61850: Die Grafik stellt die Projektion von realen Anlagenteilen auf das Software- Objekt und den Datentransport über das Ethernet-Netzwerk dar. 3S Smart Software Solutions – erstellten klassisch prozeduralen Lösung für das Wago-I/O-System Serie 750 hin zu einer unter Codesys V3 erstellten objektorientierten Lösung für das dezentrale Speedway-IO-System. Der Standard 61850 definiert im Wesentlichen ein objektorientiertes Datenmodell sowie Aktionen auf das Datenmodell und das Kommunikationsmodell. Im Datenmodell sind „Logical Name Classes“ (92 verschiedene LNCs) definiert, welche ihrerseits wieder „Common Data Classes“ enthalten. Diese „Common Data Classes“ (29 verschiedene CDCs) enthalten letztendlich Attribute (zehn verschiedene CDA) wie etwa Zeichenketten, ganze Zahlen oder Gleitkommma-Zahlen. Aktionen auf das Datenmodel sind beispielsweise „Gerät identifizieren“, „Datenmodel auslesen“, „Daten lesen“ oder „Daten schreiben“. Als mögliche Kommunikationsmodelle für die IEC 61850 sind schließlich MMS, Web-Services oder OPC-UA denkbar. Umgesetzt und verfügbar ist bis dato allerdings erst MMS als Kommunikationsmodell. MMS steht für „Manufacturing Message Specification“ und ist als Protokoll im Standard ISO 9506 definiert. In Codesys V2.3 ist eine Umsetzung sowohl klassisch prozedural als auch „eingeschränkt objektorientiert“ möglich. Bei dem klassisch prozeduralen Ansatz kann die Trennung von Daten und Funktion erfolgen, indem für alle LNCs strukturierte Datentypen erstellt werden. Funktionen Zuverlässig. Präzise. Innovativ. ? ? ? ? (Bilder: Wago) www.computer-automation.de . 8/09 Ihr Automatisierungs-Partner für individuelle, kosteneffiziente Kundenlösungen. Grossenbacher Systeme AG CH-9008 St. Gallen |+41 71 2432929 D-63452 Hanau |+49 6181 6751 999
24 Steuerungsebene Objektorientierte IEC-61850-Server-Lösung in Codesys V3: Durch Verwendung der objektorientierten Spracherweiterungen für Vererbung (EXTENDS und SUPER^) lässt sich der Code-Umfang in den Methoden der dargestellten IEC- 61850-Klasse deutlich reduzieren. Ich persönlich berate Sie über alle Fragen zum Thema „wireless automation“, wie die geeigneten Funktechnologien und Steuerungskonzepte bis zur Inbetriebnahme vor Ort. Vertrauen Sie auf die Kompetenz und die Erfahrung sowie die persönliche individuelle Beratung. Schildknecht AG Haugweg 26 ·D-71711 Murr Telefon: 07144/89718-0 Fax: 07144/89718-29 E-Mail: office@schildknecht.info Internet: www.schildknecht.info können dann auf die Datentypen zugreifen und diese manipulieren. Eine eingeschränkt objektorientierte Lösung ist mit dem Ansatz der Funktionsbausteine realisierbar. Dabei sind die strukturierten Daten der Logical Node Classes im Funktionsbaustein gekapselt und lassen sich über den Aufruf des Funktionsbausteins oder den Aufruf einer Aktion auf dem Funktionsbaustein bearbeiten. Eine Schwäche der Codesys-Version 2.3 ist hierbei, dass Aktionen keine IN_OUT-Parameter (call by reference) übergeben werden können und Aktionen SPS-Störungsursachen schnell analysieren www.ServiceLab.de Funkanwendungen in der Automatisierungstechnik sind hoch komplexe Aufgabenstellungen. Mit unserem Produkten DATAEAGLE bieten wir seit über 10 Jahren Datenfunksysteme, u.a. für Profibus, an und können damit geschlossene Regelschleifen und failsafe Anwendungen über eine Funkstrecke realisieren. In mehreren Tausend erfolgreichen Projekten bewähren sich unsere Produkte tagtäglich in den schwierigsten industriellen Einsatzfällen und Umgebungen. Dabei setzen wir alle Funktechnologien in praktisch allen Frequenzen ein. auch über keine lokalen Variablen verfügen. Zwar lässt sich die fehlende Möglichkeit, IN_OUT-Parameter zu übergeben, durch die Übergabe eines Pointers umgehen; es gibt jedoch Applikationsingenieure, die Pointer Thomas Schildknecht (Dipl.-Ing.) generell vermeiden. Auch gibt es Firmen beziehungsweise Projekte, in deren Codierrichtlinien die Verwendung von Pointern untersagt ist. In der Version 3 von Codesys hat 3S die genannten Schwächen mit der Spracherweiterung „Methode“ abgestellt. Methoden erweitern das Konzept von Aktionen dahingehend, dass sie auch lokale Variable enthalten können und es möglich ist, IN_OUT-Parameter zu übergeben. Ein vom Anwender mit der „Wago-61850- Codesys-Bibliothek“ erstelltes SPS-Programm verwendet typischerweise mehrere Objekte verschiedener Logical Node Classes. Dazu ist innerhalb der 61850-Bibliothek eine Iteration über die Instanzen der verschiedenen Logical Node Classes erforderlich. Ein Vorgang, der in Codesys V2.3 ebenfalls aufwendig mit einem Array von Pointern realisiert wurde. Mit dem Interface-Mechanismus der Version 3 gelingt dies wesentlich einfacher. Dabei implementieren mehrere Klassen das gleiche Interface, zum Beispiel alle LNC die Methode Read. Die Methode lässt sich jetzt einfach aufrufen, ohne dass der Programmierer darüber nachdenken beziehungsweise extra Code schreiben muss. Ohne dieses Feature müsste der Funktionsaufruf für jede der Klassen einzeln codiert werden. In einer zukünftigen Erweiterung möchte 3S das derzeit implementierte Kommunikationsmodel MMS durch Web-Services ersetzen. Bei der Version 2.3 bestünde der Lösungsansatz für die Erweiterung um ein neues Kommunikationsmodel darin, zwei Kommunikationsbibliotheken mit gleichem Interface zu erstellen. Zum Übersetzungszeitpunkt würde dann die eine oder andere Bibliothek verwendet. Auch diese Problematik lässt sich mit dem Interface Mechanismus der Version 3 wesentlich einfacher lösen, da der Code dann beide Kommunikationsmodelle beinhalten kann. Eine flexiblere Lösung entsteht dadurch, dass die Entscheidung, ob über MMS oder Web-Services kommuniziert werden soll, zur Laufzeit des SPS-Programms verschoben werden kann. Noch eine Schwäche von Codesys 2.3: Im Datenmodel der IEC 61850 erben die spezifischen Logical Node Classes von einer Basisklasse eine Anzahl von Common Data Classes. In der Version 2.3 sind diese Daten in jedem spezifischen Typ einer LNC erneut zu definieren und die Funktionalität in den Aktionen erneut zu pro- 8/09 . www.computer-automation.de
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