SPS Qualität von SPS-Programmen in Minuten checken

Redakteur: Ines Stotz

Qualitätssicherung spielt heute eine entscheidende Rolle in automatisierten Prozessen. Doch der stehen die Papierstapel der SPS-Programmiersoftware im beruflichen Alltag immer mehr im Weg. Ab damit in den Papierkorb. Ein Analysewerkzeug kann das SPS-Programm nämlich jetzt in wenigen Minuten automatisch überprüfen.

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Das Qualitätswerkzeug PLC Checker bewährt sich bereits in vielen Projekten. Zum Beispiel stellt PSA Peugeot Citroen, trotz verschiedener Zulieferer, die Einheitlichkeit all seiner genutzten SPS-Programme sicher.
Das Qualitätswerkzeug PLC Checker bewährt sich bereits in vielen Projekten. Zum Beispiel stellt PSA Peugeot Citroen, trotz verschiedener Zulieferer, die Einheitlichkeit all seiner genutzten SPS-Programme sicher.
(Bild: © Kurmyshov - Fotolia)

Mit SPS-Programmen werden heute überall auf der Welt komplexe Prozesse gesteuert und geregelt. So sind Programmierer mit ihrem Know-how gefragt. Eine spannende Aufgabe für die Experten, wobei es die Programme mit sich bringen, Arbeiten oft zu wiederholen. Dies erhöht die Fehleranfälligkeit. Die Programmierer müssen werkseigene oder branchenübergreifende Regelwerke beachten, die für die Einhaltung von Programmierstandards sorgen. Nur so lässt sich eine spätere Wartung und Instandhaltung vereinfachen.

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Automatisierungsaufgaben werden komplexer

Darüber hinaus wird der SPS-Code aufgrund der zunehmenden Komplexität der Aufgaben im Maschinen- und Anlagenbau immer umfassender. „Oft erstellen die großen Programme auch mehrere Personen“, weiß Valérie Fontaine, Director of International Business Development bei der Itris Automation in Grenoble/Frankreich. „Nicht jeder Softwareingenieur fertigt die Programme in gleicher Weise an.“ Sinnvoll beaufsichtigen lässt sich das vom Management aber kaum. In großen Projekten umfassen daher zur Qualitätssicherung die Regelwerke nicht selten mehr als 30 Seiten. Doch in der Praxis hat heute kaum ein Programmierer die Zeit, dies alles durchzuarbeiten und entsprechend einzuhalten.

Die Regeln sind zum Teil verhältnismäßig einfach, doch wenn sie nicht von allen Beteiligten identisch eingehalten werden, leidet die Qualität des gesamten Programms. Vor allem das Wartungspersonal kommt später kaum noch mit einer Überprüfung nach. „Ohne unterstützende Werkzeuge ist das Handling großer Programme sehr schwierig“, betont Fontaine. Wenn dann auch noch Standards sowie Normen einzuhalten sind und Zertifizierungen angestrebt werden, sind die Beschränkungen im Handling der Programmierung erheblich.

Qualität der Softwareprogrammierung genau analysieren

Mit dem PLC Checker des Herstellers Itris Automation, in Deutschland vertrieben von dem 2015 gegründeten Unternehmen Auto SiS GmbH, steht nun ein Werkzeug zur Verfügung, mit welchem sich entsprechend dem Zyklus Plan-Do-Check-Act die Qualität der SPS-Programmierung genau analysieren lässt. Was Produktivität und Qualität signifikant erhöht. Das Werkzeug greift nahtlos in die SPS-Lösungen der Anbieter ein. „Plan“ heißt dabei, die Qualitätsziele zu definieren. „Es ist sehr wichtig, die Ziele des Einsatzes des Qualitätswerkzeugs zu kennen und zu definieren“, stellt Fontaine heraus. „Nur dann ist der Erfolg sichergestellt.“ „Do“ umfasst die regelmäßige Prüfung des SPS-Programms, „Check“ die Analyse und Interpretation der Ergebnisse und „Act“ die Entscheidung nach Prioritäten sowie die erneute Definition der Qualitätsregeln. Dabei sind mehrere Zyklen möglich. „Die Regeln sollten praxisnah und realistisch sein“, schließt Fontaine an.

„Mit dem PLC Checker ist ein Überprüfungsprozess mit einem Klick möglich In wenigen Minuten entsteht eine genaue und transparente Analyse des gesamten SPS-Programms. Basis bilden die Quellcodes. Geschützte Programmbausteine der SPS-Hersteller werden somit nur auf Aktualität überprüft. Einschränkungen hinsichtlich der Programmgröße gibt es nicht. Die Ergebnisse werden in einem Format angezeigt, welches mit der SPS-Workbench vergleichbar ist. „Intuitiv erkennt der Bediener, was wichtig ist“, unterstreicht die Managerin. Die Ergebnisse stehen auf einem Server – lokal oder in der Cloud – zur Verfügung, sodass alle Prozessbeteiligten einfachen Zugriff haben.

Vordefinierte und eigene Regeln nutzen

„PLC Checker enthält bereits vordefinierte Regeln, zum Beispiel sind die Richtlinien von der PLC open teilweise integriert“, erklärt Fontaine. „Diese lassen sich einfach erweitern und bearbeiten sowie an die Anforderungen des jeweiligen Anwenders anpassen.“ Neue Regeln werden problemlos hinzugefügt. Mit der Software ist der Nachweis möglich, dass die erstellten Programme den Codierungsregeln entsprechen. So wird die Fehlerverteilung nach Typ sowie nach Schweregrad angezeigt. Außerdem wird dafür gesorgt, dass die Codes etwa den GAMP-Standards oder den Grundsätzen der IEC 61508 für Funktionale Sicherheit entsprechen. Nicht selten wird sogar, z.B. von Zertifizierungsstellen, die Verwendung von Werkzeugen zur Qualitätsverbesserung der Programmierung vorgeschrieben. Weiterer Vorteil: die Programmier-Aufträge können nun nach außen vergeben werden. Zudem ist es damit einfach zu kontrollieren, ob die Regeln des Auftraggebers eingehalten worden sind.

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Unterstützt werden alle fünf Sprachen der IEC 61131-3. Der PLC Checker ist für speicherprogrammierbare Steuerungen der Hersteller Beckhoff, Mitsubishi Electric, Omron, Phoenix Contact, Rockwell Automation, Schneider Electric und Siemens ausgelegt. Außerdem werden alle mit Codesys erstellten Programme überprüft. Diese kommen zum Beispiel in Steuerungen von Bosch Rexroth und von Wago zum Einsatz.

Insgesamt kommen so 40 herstellerspezifische Sprachtypen zusammen, mit denen das Tool zusammenarbeitet. „Für Programmierumgebungen bestimmter Hersteller, zum Beispiel von Schneider Electric, ist sogar eine komplette Integration des Werkzeugs in das SPS-Programm möglich“, freut sich Valérie Fontaine. Ansonsten werden die SPS-Programme vor der Analyse aus der Entwicklungsumgebung exportiert. Alle Ergebnisse werden gespeichert, sodass jederzeit auch noch nachträglich auf die Analysen der einzelnen Programmversionen zugegriffen werden kann.

Analysewerkzeug – in der Praxis bewährt

Das Qualitätswerkzeug bewährt sich bereits in vielen Projekten. Zum Beispiel stellt PSA Peugeot Citroen die Einheitlichkeit all seiner genutzten SPS-Programme sicher, obwohl sie von verschiedenen Zulieferern stammen. Das Unternehmen hat ein gemeinsames Referenzformat für alle SPS-Programme definiert, um die Wartungsarbeiten zu erleichtern. Der PLC Checker sorgt dafür, dass die mehr als 70 spezifischen PSA-Codierungsregeln von allen eingehalten werden.

Der Einsatz ist auch nicht branchenabhängig: Vor der Übergabe eines neuen Kernkraftwerks verwendet etwa der Energiekonzern EDF systematisch die Analysesoftware, um den Entwicklungsprozess gegenüber den Sicherheitsbehörden nachzuweisen. Das Pharma-Unternehmen Sanofi automatisiert seine Code-Reviews mit PLC Checker, um die Anforderungen der FDA und die GAMP-Regelwerke einzuhalten.

Die Software steht in unterschiedlichen Anwendungsformen zur Verfügung. Je nach Bedarf kann der Anwender auf eine Cloud-Lösung, auf eine Werkslizenz oder auch auf ein Paket mit einer bestimmten Anzahl an Analysen zurückgreifen. Selbst als Dienstleistung ist sie zu haben. Es gibt unterschiedliche Sprachversionen, darunter Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch und in Kürze auch in Spanisch.

Auf dem Weg zu Industrie 4.0

Die Praxisbeispiele zeigen, wie die Softwarequalität in unterschiedlichen Projekten signifikant erhöht werden konnte. Gerade das Wartungs- und Instandhaltungspersonal profitiert von der einheitlich erstellten Software nach festen Regeln.

Derzeit erstellt Itris Automation eine umfangreiche Software-Suite für die Qualitätssicherung und -verbesserung. Dazu wurde der PLC Checker mit der Dokumentationssoftware PLC Doc Gen ergänzt. Demnächst kommen noch das Versionsmanagementsystem Version Dog, das Dashboard sowie die OPC-UA-Schnittstelle dazu. Der Continuous Integration Server Squoring sorgt für den weiteren Ausbau ohne Aufwand. Ziel ist die komplette automatische Überwachung, Qualitätsanalyse und Dokumentation der gesamten Softwareprogrammierung. „Die PLC Software Factory wird eine wichtige Basis, um erfolgreich komplexe Industrie-4.0-Projekte softwareseitig umzusetzen“, schließt Valérie Fontaine ab.

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