Multimedia-Automatisierung einer Hochschule

Die Manser Bild- und Ton-Konzepte GmbH aus dem Schweizer Kanton St. Gallen hat sich auf die Automatisierung von Multimedia-Anlagen in Gebäuden spezialisiert. So rüstete das Unternehmen die Aula der Pädagogischen Hochschule Rohrschach / Schweiz mit einer Automatisierungslösung aus, welche die Bedienung von Multimedia-Geräten sowie der Verdunkelung und Beleuchtung auf einer einzigen komfortablen Oberfläche ermöglicht. Zum Einsatz kommt CODESYS und die CODESYS Webvisualisierung.
Im Allgemeinen findet man den Bedarf für Visualisierungssysteme im Umfeld von Maschinen- und Anlagensteuerungen. Aus einem ganz anderen Bereich wird nachfolgend eine Anwendung vorgestellt, in der industrielle Steuerungs- und Visualisierungstechnik maßgeblich zur Erhöhung des Automationsgrads und damit zur Kostenreduktion beitragen.

Die Manser Bild- und Ton-Konzepte GmbH aus dem Schweizer Kanton St. Gallen hat sich auf die Automatisierung von Multimedia-Anlagen in Gebäuden spezialisiert. So rüstet das Unternehmen Präsentationsräume und Vortragssäle im Industrie- und Hochschulbereich ebenso aus, wie exklusive private Wohnräume. Ziel von Hanspeter Manser und seinem Team ist es, die Bedienung von komplexen Multimedia-Anlagen so zu vereinfachen, dass diese selbst nicht instruierten Personen leicht von der Hand geht.

Für die Automatisierung der neuen Aula der Pädagogischen Hochschule Rohrschach am Bodensee wurde der Firma Manser die Aufgabe gestellt, die Multimedia-Technik der Aula, bestehend aus Mikrofonen, PC, Video- / DV-Rekorder, Mini-Disk-Rekorder, DVD/CD-Player, Tape-Deck und Beamer, sowie Beleuchtung und Verdunkelung von einem oder mehreren Plätzen aus bedienen zu können - idealerweise auch über ein mobiles Bediengerät.

Um sämtliche Video-, Audio- und Steuer-Daten mit nur einer Kabelverbindung übertragen zu können, werden diese digital und über eine KAT-5 Sender- / Empfängereinheit vom Multimedia-Wagen (siehe Abb. 2) zur Hauptzentrale im Schaltschrank (siehe Abb. 3) geleitet.

Andockstationen für den Multimedia-Wagen befinden sich an verschiedenen Positionen in der Aula und ermöglichen somit eine flexible Aufstellung und Nutzung.

Herkömmliche Lösungen zur Verarbeitung von Multimedia-Daten und Bedienung der entsprechenden Geräte sind sowohl kostspielig als auch unflexibel. Auf der Suche nach Alternativen ist die Firma Manser auf die industrielle Steuerungs- und Visualisierungstechnik gestoßen: Die Ansteuerung der einzelnen Geräte wird über eine SPS, die Bedienung über ein mit der SPS verbundenes Visualisierungssystem durchgeführt. Die von Manser verwendete Steuerung lässt sich mit dem Standard IEC 61131-3 – Entwicklungssystem CODESYS programmieren.

Die SPS übernimmt die logische Verwaltung sämtlicher Geräte, hauptsächlich über mehrere serielle Schnittstellen an der SPS, und managt die folgende Vorgänge:
 

• Auswahl der Schaltquelle auf den Beamer (PC- oder Video-Signal)
• Steuerung einer komplexen 32-Kanal DSP-Audiomatrix
• Saalbeleuchtung, Leinwandsteuerung, Verdunklungsstoren
• Einstellungen sämtlicher Parameter aller im Netzwerk vorhandenen Geräte
• Ausführung der Funktionen der Audio- und Video-Geräte, z.B. Start / Stopp / Titelanwahl des DVD-Players
• Bestückung der Mikrofonkanäle mit Mikrofonen sowie deren Pegelabmischung

Damit die resultierenden Aufgabenstellungen auch von der Steuerung abgearbeitet werden können, war die Entwicklung eines Infrarot-Moduls für das Senden und Empfangen von Infrarot-Kommandos erforderlich. Diese Baugruppe bildet ein Bindeglied zwischen der Industrietechnik und Audio-Video-Branche.
Ein Teil der Geräte wird lediglich per Infrarot gesteuert. Die Entwicklung des angesprochenen Moduls sowie der Steuerungsapplikation vergab Herr Manser an die Firma 3S-Systems, die sich auf Applikationen und Systemintegration mit CODESYS spezialisiert hat.

Der Clou an der entwickelten Lösung ist die freie Programmierbarkeit der von diesem Modul gesendeten bzw. empfangenen Infrarot-Kommandos. In einem speziellen Steuerungsprojekt auf der SPS, dem IRTeachTool, können Kommandos erlernt werden. Jeder erkannten Infrarot-Modulation kann eine spezielle Funktionalität zugeordnet werden. Diese Informationen werden in der SPS verwaltet und dienen als Datenbasis für neue Programmbausteine im eigentlichen Steuerungsprojekt.
Im Betrieb steuert dann die SPS über das Infrarot-Modul sämtliche Multimedia-Geräte vollkommen automatisiert, Die IR-LEDs werden dazu in die entsprechenden Geräte eingebaut.

Dabei ist eine wesentliche Eigenschaft von CODESYS mehr als hilfreich: die integrierte Visualisierung. So erleichtern die innerhalb von CODESYS erstellten Masken nicht nur die Bedienung des IRTeachTool, sondern ermöglichen letztlich die Bedienung der gesamten Anlage. Schließlich interessieren den Anwender die verwendeten Schnittstellen und Technologien wenig – der Fokus liegt auf einfacher und komfortabler Bedienung der gesamten Anlage. So wurden alle Bedienmasken direkt innerhalb des SPS-Programmiersystems entworfen und mit den Variablen der Steuerungsapplikation verknüpft.

Damit die Anwender am Programmcode nichts verändern können, wird über eine Web-Visualisierung mit der SPS kommuniziert. Somit kann direkt im Webbrowser
die ganze Anlage bedient und z.B. auch eine Vorschau des Bildmaterials vom DVD- oder Video-Player mit eingeblendet werden.

Die CODESYS Web-Visualisierung sorgt dafür, dass alle erzeugten Masken im XML-Format auf die SPS geladen werden. Loggt sich ein Anwender mit einem Web-Browser im Netzwerk der Hochschule über die IP-Adresse auf den Webserver der Steuerung ein, so wird ein JAVA-Applet hochgeladen. Dieses Applet kümmert sich um den Datenaustausch mit der Steuerung und sorgt letztlich für die Darstellung der in CODESYS erstellten Visualisierungsmasken.

Als Bedienterminal wird in der Aula der Pädagogischen Hochschule Rohrschach ein 18“-Touchpanel eingesetzt, das an verschiedene Anschluss-Dosen der Aula gesteckt und so mit der SPS verbunden werden kann. Diese Lösung bietet sich insbesondere für die stationäre Bedienung der Multimedia-Anlage an. Mit diesem Touchpanel kommen auch die Benutzer des Saals ohne große Einweisung klar, da die ganze Steuerung logisch dargestellt wird. Darüber hinaus wurde im Projekt eine Onlinehilfe integriert - aus jeder Maske ist eine Kurzbeschreibung aufrufbar.

Noch flexibler erfolgt die Bedienung mit einem mobilen Webpanel: Der Anwender kann die Masken auf dem mobilen Touchpanel ablesen und bedienen. Nachdem dieses Panel mit einem Wireless LAN – Interface ausgestattet ist und darüber mit der SPS verbunden ist, kann sich der Anwender bei der Bedienung der Multimedia-Anlage frei im Raum bewegen. Somit hat er während einer Aufführung die Möglichkeit von überall in der Aula die Konfiguration der Bild, Ton- und Lichtverhältnisse optimal auf die Gegebenheiten anzupassen.

Die beschriebene Applikation hat auf den ersten Blick sicherlich nichts mit Maschinen- und Anlagenbau zu tun. Doch die hier zum Einsatz kommenden Technologien stammen ursprünglich aus diesem Bereich und befinden sich gerade dort täglich im Industrie-Einsatz. Umgekehrt können die in der Applikation beschriebenen Erfahrungen auch im Maschinen- und Anlagenbau erfolgreich umgesetzt werden: Für das Bedienpersonal von größeren Maschinen und Anlagen ist es ein erheblicher Vorteil, wenn die Bedienung z.B. beim Einrichten der Maschine am entsprechenden Modul vor Ort vorgenommen werden kann. Dafür bietet sich „Wireless Visualization“ an, wie sie in zahlreichen bewährten Applikationen der Firma Manser Verwendung findet.