Das Studienheft (Laborbrief) soll Sie darauf vorbereiten eine einfache Steuerung für eine echte kleine Anlage mit Behältern, Pumpen, Rohrleitungen, Sensoren, Flüssigkeiten usw. zu programmieren. Das folgende 3D Modell zeigt diese kleine Anlage. Wir werden diese im Labor als ZKF (Zwei-Komponenten-Füllsystem) bezeichnen, da es hier um das Mischen von zwei Flüssigkeiten in bestimmten Mischverhältnissen geht.

In der Anlage ist für die Steuerung ein kleiner Mikrocontroller verbaut. Solche Steuerungslösungen bei denen der Steuerrechner direkt am Ort der Erfassung der Eingangssignale von den Sensoren und der Ansteuerung der Aktoren verbaut ist, nennt man eingebettetes System (embedded system). Dafür nutzt man oft sogenannte Mikrocontroller. Mikrocontroller sind kleine Ein-Chip-Mikrorechner, also vollständige kleine Computer mit allem was dazu gehört (Rechenwerk, Steuerwerk, Programmspeicher, Arbeitsspeicher, Eingabegeräte, Ausgabegeräte, …). Der Mikrocontroller in der ZKF wurde in einem kleinen Schaltschrank mit den notwendigen elektrischen Komponenten auf einer sogenannten Tragschiene (auch Hutschiene genannt) verbaut. Das folgende 3D Modell zeigt das Steuerungsmodul, welches Sie programmieren werden.

Für den Entwicklungsprozess bei der Programmierung solcher eingebetteter Systeme verwendet man oft eine äquivalente Hardware, die man einfach an den PC im Büro anschließen kann und mit der man das Zielsystem (zum Beispiel eine Anlage in einer Werkhalle in der es laut, heiß und schmutzig ist) nachahmen (emulieren) und bequem programmieren, testen und debuggen kann. Der Einsatz solcher Emulator-Boards mit dem Mikrocontroller des Zielsystems im Entwicklungsprozess nennt der Fachmann HIL (hardware in the loop). Das im folgenden 3D Modell dargestellte Emulator-Board wird ihnen für das Labor zur Verfügung gestellt. Es hat den selben Mikrocontroller wie das Steuerungsmodul. Vom Prinzip ist es das Steuermodul nur ohne das Gehäuse.

Auf dem Board finden sich Eingabegeräte wie Taster, einstellbare Widerstände (Potentiometer) sowie Ausgabegeräte wie zum Beispiel LEDs. Damit lassen sich die realen Bausteine des Zielsystems wie Füllstandsensor und Pumpen emulieren. Programmiert wird der Mikrocontroller in C/C++. Das ist gar nicht so schwierig. Das machen wir im Labor mit dem Modellierungs- und Entwicklungswerkzeug SiSy.

• GIL erste Schritte mit SiSy
• Übersicht GIL01

Falls Sie bereits das Mikrocontrollerboard erhalten haben hier ein paar Tipps wie man sich damit schon mal beschäftigen kann:

• Schnelleinstieg Mikrocontroller-Hardware

• Sie sollten eine SiSy-Version ab 3.82q installiert haben.
• MM32 Hardware-Treiber installieren
• Grundstruktur einer MM32 Anwednung mit SiSy
• ein kleines Testprogramm mit dem MM32