Python API

Moderne Maschinensteuerungen sind oft in der Lage, mit verschiedenen Programmiersprachen und Plattformen zu interagieren, um eine flexible und effiziente Steuerung zu ermöglichen.

Maschinen Steuerung

Python für die Kommunikation oder Daten-Management (Libraries und Downloads wie PyComm3, pylogix bei github) wird zunehmend als eine bevorzugte Programmiersprache für die Optimierung und Analyse von Entwicklungen von Maschinensteuerung und -anwendungen verwendet, insbesondere aufgrund seiner Einfachheit, Flexibilität und einer Vielzahl von Bibliotheken und Frameworks, die für die Integration mit verschiedenen Steuerungen verfügbar sind. Obwohl Python nicht direkt in den IEC 61131-3-Normen spezifiziert ist, wird es dennoch für verschiedene Aspekte der industriellen Automatisierung und Steuerung verwendet, insbesondere in Verbindung mit IoT (Internet der Dinge), Edge Computing und Datenanalyse und AI / ML bis in den Edge.

IIoT / I4.0

  • Python wird häufig verwendet, um IoT-Geräte und Sensoren in industrielle Steuerungssysteme zu integrieren. Mit Bibliotheken wie paho-mqtt oder pyserial können Sie mit IoT-Protokollen wie MQTT oder Modbus kommunizieren.
  • Python bietet eine umfangreiche Auswahl an Bibliotheken und Frameworks für Datenanalyse und -verarbeitung, darunter pandas, numpy und scipy. Diese können verwendet werden, um Daten aus industriellen Anlagen zu analysieren, Muster zu erkennen und prädiktive Wartungsalgorithmen zu implementieren.
  • Python wird auf Edge-Geräten wie Raspberry Pi oder industriellen Steuerungssystemen eingesetzt, um lokale Steuerungslogik, Datenverarbeitung und -analyse durchzuführen. Mit Frameworks wie TensorFlow Lite können Sie sogar maschinelles Lernen auf Edge-Geräten implementieren.
  • Python wird für die Entwicklung von Webanwendungen und Benutzerschnittstellen verwendet, die mit industriellen Steuerungssystemen interagieren. Frameworks wie Django oder Flask werden häufig für die Entwicklung von Webanwendungen eingesetzt, während Bibliotheken wie tkinter für die Erstellung von Desktopanwendungen verwendet werden können.
  • Python wird auch für die Simulation und Emulation von industriellen Steuerungssystemen verwendet. Bibliotheken wie PyVISA können beispielsweise für die Kommunikation mit virtuellen oder emulierten Steuerungssystemen verwendet werden.

Cloud Dienste

Ein moderner Ansatz zur Programmierung von Maschinensteuerungen mit Python umfasst die Verwendung von IoT-Plattformen, Industrie-4.0-Konzepten und Cloud-basierten Diensten. Durch die Integration von Maschinensteuerungen mit IoT-Plattformen wie AWS IoT, Azure IoT oder Google Cloud IoT können Daten von den Maschinen erfasst, analysiert und in Echtzeit verarbeitet werden. Python wird verwendet, um die Steuerung und Kommunikation mit der IoT-Plattform zu implementieren. Moderne Maschinensteuerungen können Edge-Computing-Funktionen nutzen, um die Verarbeitung von Daten näher an den Sensoren und Aktoren durchzuführen. Python wird verwendet, um die Steuerungslogik auf den Edge-Geräten zu implementieren, wobei Bibliotheken wie TensorFlow Lite für maschinelles Lernen oder OpenCV für Bildverarbeitung eingesetzt werden können. Die Implementierung von Industrie-4.0-Konzepten wie Predictive Maintenance, Condition Monitoring und Digital Twins erfordert eine umfassende Datenanalyse und -verarbeitung. Python wird verwendet, um Analysealgorithmen zu implementieren und Modelle für die vorausschauende Wartung zu trainieren.

Cloud Services

Cloud-basierte Services wie AWS Lambda, Azure Functions oder Google Cloud Functions können verwendet werden, um bestimmte Aufgaben der Maschinensteuerung zu implementieren, z.B. die Ausführung von Skripten zur Datenaufbereitung oder die Integration mit anderen Cloud-Services. Moderne Maschinensteuerungen unterstützen eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen wie MQTT, OPC UA oder RESTful APIs. Python wird verwendet, um die Kommunikation mit anderen Geräten, Systemen oder Cloud-Services über diese Protokolle zu implementieren.

AI Python: import pylogix
import time
import smtplib
from email.mime.text import MIMEText
from email.mime.multipart import MIMEMultipart
from twilio.rest import Client
class MachineController:
    def __init__(self, ip_address='192.168.1.1'):
        self.plc = pylogix.Client()
        self.plc.IPAddress = ip_address
        self.is_motors_on = [False, False, False, False]
        self.temperature = [0, 0, 0, 0]
        self.rpm = [0, 0, 0, 0]
        self.is_overheated = [False, False, False, False]
        self.is_optical_sensor_triggered = False
    def move_motors(self, direction, speed):
        if not any(self.is_overheated):
            command = f"MOVE {direction} {speed}"
            self.plc.Write(command)
            self.is_motors_on = [True, True, True, True]
        else:
            print("Motoren werden nicht gestartet: Überhitzung erkannt.")
    def stop_motors(self):
        command = "STOP"
        self.plc.Write(command)
        self.is_motors_on = [False, False, False, False]
    def read_sensor(self, sensor_id):
        command = f"READ_SENSOR {sensor_id}"
        response = self.plc.Read(command).Value
        return response
    def activate_actuator(self, actuator_id, action):
        command = f"ACTUATE {actuator_id} {action}"
        self.plc.Write(command)
    def emergency_stop(self):
        self.stop_motors()
        self.is_overheated = [True, True, True, True]
        print("Notausschalter betätigt: Motoren gestoppt wegen Überhitzung.")
    def optical_sensor_triggered(self):
        self.is_optical_sensor_triggered = True
        print("Optischer Sensor ausgelöst.")
    def display_motors_status(self):
        for i, is_motor_on in enumerate(self.is_motors_on):
            print(f"Motor {i+1} status: {'Ein' if is_motor_on else 'Aus'}")
    def display_motors_temperature(self):
        for i, _ in enumerate(self.temperature):
            self.temperature[i] = int(self.read_sensor(f"TEMP_SENSOR_{i+1}"))
            print(f"Motor {i+1} Temperatur: {self.temperature[i]}°C")
    def display_motors_rpm(self):
        for i, _ in enumerate(self.rpm):
            self.rpm[i] = int(self.read_sensor(f"RPM_SENSOR_{i+1}"))
            print(f"Motor {i+1} Drehzahl: {self.rpm[i]} RPM")
    def display_optical_sensor_status(self):
        print(f"Optischer Sensor: {'Ausgelöst' if self.is_optical_sensor_triggered else 'Nicht ausgelöst'}")
    def optimize_power_consumption(self):
        for i, _ in enumerate(self.temperature):
            if self.temperature[i] > 50:
                self.move_motors("FORWARD", 25)
            else:
                self.move_motors("FORWARD", 50)
    def predictive_maintenance(self):
        for i, _ in enumerate(self.rpm):
            if self.rpm[i] > 5000:
                self.send_maintenance_alert(f"Motor {i+1} benötigt Wartung (hohe Drehzahl).")
    def send_maintenance_alert(self, message):
        sender_email = "your_email@example.com"
        receiver_email = "recipient@example.com"
        password = "your_password"
        msg = MIMEMultipart()
        msg['From'] = sender_email
        msg['To'] = receiver_email
        msg['Subject'] = "Maschinenwartung erforderlich"
        msg.attach(MIMEText(message, 'plain'))
        server = smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587)
        server.starttls()
        server.login(sender_email, password)
        text = msg.as_string()
        server.sendmail(sender_email, receiver_email, text)
        server.quit()
# Beispielverwendung
if __name__ == "__main__":
    controller = MachineController()
    controller.move_motors("FORWARD", 50)
    time.sleep(2)
    controller.stop_motors()
    temperature = controller.read_sensor("TEMP_SENSOR_1")
    print("Temperatur Sensor 1:", temperature)
...
import pycomm3
import time
import smtplib
from email.mime.text import MIMEText
from email.mime.multipart import MIMEMultipart
from twilio.rest import Client
class MachineController:
    def __init__(self, ip_address='192.168.1.1'):
        self.plc = pycomm3.LogixDriver(ip_address)
        self.is_motors_on = [False, False, False, False]
        self.temperature = [0, 0, 0, 0]
        self.rpm = [0, 0, 0, 0]
        self.is_overheated = [False, False, False, False]
        self.is_optical_sensor_triggered = False
    def move_motors(self, direction, speed):
        if not any(self.is_overheated):
            command = f"MOVE {direction} {speed}"
            self.plc.write('YOUR_TAG', 1)  # Beispiel: Schreiben Sie den Befehl an das Steuerungssystem
            self.is_motors_on = [True, True, True, True]
        else:
            print("Motoren werden nicht gestartet: Überhitzung erkannt.")
    # Weitere Funktionen wie in Ihrem Originalcode
# Beispielverwendung
if __name__ == "__main__":
    controller = MachineController()
    controller.move_motors("FORWARD", 50)
    time.sleep(2)
    controller.stop_motors()
    temperature = controller.read_sensor("TEMP_SENSOR_1")
    print("Temperatur Sensor 1:", temperature)
...
CPP:
include
include
include
include // Für Sleep-Funktion
class MachineController {
private:
std::vector is_motors_on;
std::vector temperature;
std::vector rpm;
std::vector is_overheated;
bool is_optical_sensor_triggered;
// Funktion zum Senden eines Befehls
void send_command(const std::string& command) {
// Implementierung der seriellen Kommunikation
// Beispiel: Hier müsste die Befehlsübertragung an die SPS erfolgen
std::cout << "Befehl gesendet: " << command << std::endl;
}
// Funktion zum Versenden einer Wartungsmeldung per E-Mail
void send_maintenance_alert(const std::string& message) {
// Implementierung des E-Mail-Versands
// Beispiel: Hier müsste der E-Mail-Versand implementiert werden
std::cout << "Wartungsmeldung per E-Mail: " << message << std::endl;
}
// Funktion zum Versenden einer Wartungsmeldung per Anruf
void send_maintenance_alert_call(const std::string& message) {
// Implementierung des Anrufs
// Beispiel: Hier müsste der Anruf implementiert werden
std::cout << "Wartungsmeldung per Anruf: " << message << std::endl;
}
public:
// Konstruktor
MachineController() : is_motors_on(4, false), temperature(4, 0), rpm(4, 0), is_overheated(4, false), is_optical_sensor_triggered(false) {}
// Funktion zum Bewegen der Motoren
void move_motors(const std::string& direction, int speed) {
if (!std::any_of(is_overheated.begin(), is_overheated.end(), [](bool b) { return b; })) {
std::string command = "MOVE " + direction + " " + std::to_string(speed) + "\n";
send_command(command);
is_motors_on = std::vector(4, true);
} else {
std::cout << "Motoren werden nicht gestartet: Überhitzung erkannt.\n";
}
}// Weitere Funktionen analog zu Python-Code
// …};
// Beispielverwendung
int main() {
MachineController controller;
// Motorbewegung
controller.move_motors("FORWARD", 50);
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
// Weitere Aktionen und Tests hier…
return 0;
}

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