Steuerungsprogrammierung mit Structured Text (ST)

Seminarziel

Am Ende des Seminars sind die Teilnehmenden in der Lage, Structured Text effektiv zu nutzen, um leistungsstarke, skalierbare und sichere Steuerungsprogramme zu entwickeln und bereitzustellen. Sie lernen, wie sie Projekte planen, entwickeln, integrieren und testen, um verschiedene Anforderungen abzudecken und die Systemleistung zu optimieren.

Inhalt

• Einführung in Structured Text (ST)
  • Überblick und Ziele: Was ist Structured Text und warum ist es wichtig? Historische Entwicklung und Hauptmerkmale.
  • Anwendungsbereiche: Typische Anwendungsbereiche und Szenarien, in denen ST eingesetzt wird.
  • Vorteile von ST: Vergleich mit anderen IEC 61131-3 Programmiersprachen wie Ladder Diagram (LD) und Function Block Diagram (FBD).
• Installation und Einrichtung
  • Systemvoraussetzungen: Voraussetzungen für die Installation und Ausführung von ST-Programmierumgebungen.
  • Installation: Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Installation von ST-Entwicklungsumgebungen (z.B. Codesys, Siemens TIA Portal).
  • Erste Schritte: Erstellung und Konfiguration eines neuen ST-Projekts.
• Grundlegende Konzepte und Syntax
  • ST-Syntax: Einführung in die grundlegende Syntax von ST, einschließlich Variablen, Datentypen und Operatoren.
  • Kontrollstrukturen: Verwendung von Schleifen (FOR, WHILE) und bedingten Anweisungen (IF, CASE).
  • Funktions- und Bausteinaufrufe: Erstellung und Nutzung von Funktionen und Funktionsbausteinen.
• Datenstrukturen und -typen
  • Grundlegende Datentypen: Einführung in die grundlegenden Datentypen in ST (BOOL, INT, REAL, STRING, etc.).
  • Benutzerdefinierte Datentypen: Erstellung und Nutzung benutzerdefinierter Datentypen (STRUCT, ARRAY).
  • Persistent Data: Nutzung und Verwaltung persistenter Daten in ST-Programmen.
• Praktische Übung 1: Erstellung eines einfachen ST-Programms
  • Problemstellung: Erstellung eines einfachen ST-Programms zur Steuerung einer Ampelschaltung.
  • Lösung: Installation und Konfiguration der Entwicklungsumgebung, Implementierung der Logik mit Variablen, Kontrollstrukturen und Funktionen.
  • Ergebnis: Ein funktionierendes ST-Programm zur Steuerung der Ampelschaltung.
• Erweiterte Programmiertechniken
  • Modularisierung: Erstellung modularer Programme mit Funktionen und Funktionsbausteinen.
  • Fehlerbehandlung: Techniken zur Fehlerbehandlung und Debugging in ST-Programmen.
  • Wiederverwendbarkeit: Implementierung von wiederverwendbaren Code-Bibliotheken.
• Kommunikation und Schnittstellen
  • Kommunikationsprotokolle: Einführung in gängige Kommunikationsprotokolle (Modbus, OPC UA) und deren Implementierung in ST.
  • Datenaustausch: Techniken zum Datenaustausch zwischen ST-Programmen und externen Systemen.
  • Netzwerkkommunikation: Einrichtung und Nutzung von Netzwerkkommunikation in ST-Programmen.
• Leistungsoptimierung und Debugging
  • Performance-Tuning: Techniken zur Leistungsoptimierung von ST-Programmen.
  • Debugging-Tools: Nutzung von Debugging-Tools zur Fehlersuche und -behebung.
  • Testen und Validierung: Einführung in Testmethoden und Validierungsstrategien für ST-Programme.
• Sicherheitsaspekte und Best Practices
  • Sicherheitsanforderungen: Einführung in die Sicherheitsanforderungen für ST-Programme.
  • Sicherheitsmechanismen: Implementierung von Sicherheitsmechanismen und Schutzmaßnahmen.
  • Best Practices: Einführung in Best Practices für die Entwicklung von ST-Programmen.
• Praktische Übung 2: Entwicklung eines erweiterten ST-Programms
  • Problemstellung: Entwicklung eines erweiterten ST-Programms zur Steuerung einer komplexen Maschinenanlage.
  • Lösung: Implementierung modularer und wiederverwendbarer Code-Strukturen, Nutzung von Kommunikationsprotokollen und Debugging-Techniken.
  • Ergebnis: Ein vollständiges, funktionierendes ST-Programm zur Steuerung der Maschinenanlage.
• Integration in industrielle Steuerungssysteme
  • SPS-Integration: Einführung in die Integration von ST-Programmen in speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS).
  • HMI-Integration: Techniken zur Integration von ST-Programmen in Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI).
  • SCADA-Integration: Implementierung von ST-Programmen in Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)-Systeme.
• Industrielle Kommunikation und IoT
  • IoT-Integration: Nutzung von ST in IoT-Anwendungen und Industrie 4.0.
  • Edge Computing: Implementierung von Edge-Computing-Lösungen mit ST.
  • Cloud-Anbindung: Techniken zur Anbindung von ST-Programmen an Cloud-Plattformen.
• Projektmanagement und Versionierung
  • Projektmanagement: Einführung in Projektmanagementtechniken für ST-Entwicklungsprojekte.
  • Versionskontrolle: Nutzung von Versionskontrollsystemen (Git) für ST-Projekte.
  • Dokumentation: Erstellung und Verwaltung von Projektdokumentationen.
• Simulation und virtuelle Inbetriebnahme
  • Simulation: Nutzung von Simulationswerkzeugen zur Validierung von ST-Programmen.
  • Virtuelle Inbetriebnahme: Einführung in die virtuelle Inbetriebnahme von ST-basierten Steuerungssystemen.
  • Testumgebungen: Einrichtung von Testumgebungen für ST-Programme.
• Praktische Übung 3: Entwicklung und Integration eines industriellen ST-Projekts
  • Problemstellung: Entwicklung und Integration eines ST-Projekts zur Steuerung und Überwachung einer Produktionslinie.
  • Lösung: Implementierung des Projekts unter Nutzung der erlernten Techniken und Tools, Durchführung von Tests und Integration in industrielle Steuerungssysteme.
  • Ergebnis: Ein vollständiges, funktionierendes ST-Projekt zur Steuerung und Überwachung der Produktionslinie.