Ausgabe 26, März 2000
MACINTOSH
G-LAB Standartsoftware für
PDV mit dem MAC /
Von Jürgen Sauerzapf
Ausgabe 26, März 2000
Fast in Vergessenheit geraten sind die Fähigkeiten des Mac, eine Mess- und Steuerungsaufgabe ohne Wälzen von Handbüchern schnell interaktiv aufzubauen Dabei stammt das Konzept und die erste Software für die Prozessdatenverarbeitung mit dem Macintosh von einer kleinen kalifornischen Firma (Strawberry Tree), die mit MacWorkbench die Möglichkeiten einer graphischen Benutzeroberfläche mit den Anforderungen eines Laboringenieurs an einen Messaufbau verschmolz. Diese Entwicklung war sicher wegweisend für viele Programme mit einer ähnlichen Aufgabenstellung.
Info´s zu G-Lab erhalten Sie bei:
GS Technical Support Center
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65205 Wiesbaden
Tel.: 0611 977810 Fax.: 0611 721575
URL: www.gs-tsc.com E-Mail: info@gs-tsc.com
Damals 1986 wurde erstmals von einer kleinen kalifornische Firma (Strawberry Tree) eine Software vorgestellt, die die Möglichkeiten einer graphischen Benutzeroberfläche mit den Anforderungen eines Laboringenieurs an einen Messaufbau verschmolz. Die Software nannte sich MacWorkbench. Bis 1990 wurde MacWorkbench in USA weiterentwickelt und mit der hauseigenen Hardware vertrieben. Ab 1990 wurde Workbench in Deutschland gepflegt und mit der Version 4.0 1992 ein großer Sprung nach Vorne gemacht. Bis zur Version 4.5 lagen die Rechte bei StrawberryTree, dann überwiegten aber die Neuerungen die von der deutschen Seite ein-geflossen waren und man entschloss sich das Produkt zu verkaufen. Um sich von der Vorläuferversion abzugrenzen wurde der Name in G-Lab geändert.
Nach der Übernahme der Software von den deutschen Entwicklern war der Weg frei für das OpenDriverInterface. Denn bisher wurde nur die Messhardware von StrawberryTree unterstützt. Mit dem OpenDriverInterface war es nun möglich beliebige Messgeräte, sofern sie an den Mac anschließbar waren, einzubinden. Mit der immer weiter wachsenden Anzahl von Treibern kann G-Lab heute fast alle Messgeräte, die in Labors üblich sind, gleichzeitig in einen Versuchsaufbau einbinden.
Neueste Erweiterung ist ein USB Messgerät der Fa. Modulbus das gerade in Entwicklung ist und neue Perspektiven in der Erweiterbarkeit als auch in der Reduzierung der Kosten eines Messaufbaus eröffnet. Folgend einige Beispiele und größere Anwendungen aus der Praxis, die die Überlegenheit eines interaktiven Systems gegenüber konventioneller Messtechnik besonders gut herausstellen.
Auf das Beispiel der Containerkläranlage wird im Folgenden näher eingehen, da es in anschaulicher Art die Möglichkeiten von G-Lab und dem Apple Macintosh demonstriert.
Eine Containerkläranlage ist ähnlich aufgebaut wie eine normale zentrale Kläranlage nur mit dem Unterschied, dass sie mit einem Tieflader gebracht und nach ein paar Stunden betriebsbereit ist. Sie hat 1 Siebrechen, 1 Vorklärbecken, 4 Biologiebecken mit umschaltbaren aeroben- und anaeroben Verfahren und 4 Nachklärbecken.
Der Siebrechen kann ein- und ausgeschaltet werden. Jedes Biologiebecken kann aerob und anaerob geschaltet werden. Es können verschiedene Pumpen zum Umwälzen geschaltet werden. Das Bild zeigt zwei Biologiebecken mit eingeschalteten Luftkompressoren ( aerobe Phase ).
Der Apple Macintosh im 19" Industrieeinschub misst über eine Einsteckkarte alle wichtigen analogen Messwerte, digitale Zustände werden über ein Feldbussystem (SML), das an der seriellen Schnittstelle betrieben wird, gelesen oder geschrieben. Die digitalen Ausgänge steuern den abgebildeten Schaltschrank mit Motorschutzschaltern und Halbleiter Relais
Insgesamt können 12 Motoren geschaltet werden. Als Messgrößen stehen 1 Temperatur, 4 Redox Sonden, 1 Sauerstoffsonde, 1 Durchflussmesser, 1ph-Sonde zur Verfügung. Auf Basis der Sensoren wurden sog. Betriebsfelder definiert. Je nach Betriebsfeld startet G-Lab ein Arbeitsblatt, das die Motoren/Schieber entsprechend bedient. G-Lab hat die Möglichkeit sich selbst neue Arbeitsblätter zu öffnen. Dadurch ist G-Lab in der Lage über Fortschaltkriterien strukturiert die Aufgaben an einzelne Arbeitsblätter zu delegieren, z.B. ein Arbeitsblatt für das Anfahren der Anlage, eines für eine Notabschaltung, usw. Alle Messdaten werden auf der Festplatte kontinuierlich gespeichert. Bei hoher stoßartiger Belastung ist eine spezielle Messung gestartet worden um eine bessere Auflösung in der Zeit zu bekommen. Mit der hier beschriebenen Anlage im Format von 2 Eurocontainern konnte das Haushaltsabwasser von 100 Haushalten (Hohenwangelin) so gut gereinigt werde, dass sich auf dem Nachklärbecken in kürzester Zeit Wasserlinsen bildeten. Dadurch dass G-Lab während des Messens und Regelns programmiert werden kann, war es möglich die doch sehr komplexen und nur annähernd in Formeln verpackbaren Mechanismen der Biologiebecken experimentell zu optimieren. Über eine Telefonleitung war es zum alltäglichen Betriebsstart möglich vollständige Kontrolle (Timbuktu) von einer beliebigen Leitwarte auszuüben.
Das Arbeitsblatt zeigt einen einfachen Regelkreis mit Speicherung von Messwerten. Die Symbolleiste zeigt für jede Gruppe von Funktionen ein Icon. Wenn mit der Maus auf ein Icon geklickt wird, dann klappt die nächste Reihe von Symbolen aus. Um ein Symbol auf das Arbeitsblatt zu legen wird es einfach von der Symbolleiste "abgerissen". Anschließend kann es mit der Maus verdrahtet werden. Dazu werden Verbindungsleitungen von den linken Kontaktstellen der Symbole zu den rechten gezogen.
Über eine solche Verbindung wird eine 64bit Fließkommazahl transportiert. Das Arbeitsblatt wird von links nach rechts entsprechend den Verbindungen durchgerechnet. Das Durchrechnen geschieht sehr schnell. So dauert dieser Vorgang bei einem iMac und dem oben gezeigten Arbeitsblatt ca. 300µsec, das entspricht einer maximalen Abtastrate von mehr als 1000Hz im interaktiven Betrieb. Erfahrungswerte zeigen, dass 90% aller Messaufgaben mit dieser Erfassungsrate zu lösen sind. Insgesamt stehen 27 Symbole zur Verfügung und eine große Anzahl von externen Funktionen, die unter dem Mathematiksymbol hinzuprogrammiert und erweitert werden können.