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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
PLCnext Technology – 
ein innovatives Konzept

Die Automatisierungstechnik gehört zu den Branchen, die sich durch ein hohes Tempo permanenter Veränderungen auszeichnen. Das resultiert sowohl aus den Anforderungen seitens der Anwender als auch aus den mit der Entwicklung der Bauelemente gegebenen Möglichkeiten. Die geschickte Nutzung unterschiedlicher Vorgehensweisen bei der Problemlösung bietet dabei vielfältige Vorteile.

PLCnext – Programmierwerkzeuge je nach Bedarf und Fähigkeiten auswählen (Quelle: Phoenix Contact)

Phoenix Contact gehört zu den weltweit agierenden Unternehmen im Bereich der Elektrotechnik/Elektronik. Angetreten als innovativer Anbieter elektrischer Verbindungstechnik hat zunächst die modulare Reihenklemme die Firmengeschichte geprägt. Heute bietet das Unternehmen ein umfangreiches Spektrum an Komponenten, Systemen und Lösungen in der Elektrotechnik, Elektronik und Automation. Bei der Steuerungstechnik verfügt der Hersteller über eine breite Palette an Systemen, beginnend bei den programmierbaren Logikmodulen PLClogic, über die modularen Kleinsteuerungen der 100er- und 300er-Klasse bis hin zu modularen und kompakten Hochleistungssteuerungen sowie Soft-SPS.

Für die Programmierung steht das zur Norm IEC 61131-3 konforme Tool PC-Worx zur Verfügung. Es ermöglicht eine Programmierung in den für die Automatisierungstechnik genormten textuellen und grafischen Programmiersprachen. Für kleinere und vergleichsweise einfache Aufgaben wird eine Express-Version des Programmiertools bereitgestellt. Und für die Logikmodule gibt es mit Logic+ eine Software, mit deren Hilfe Steuerungsprogramme in den Programmiersprachen Kontakt- (LD) und Funktionsplan (FBD) erstellt werden können. Die Entwicklung der Steuerungstechnik wurde in den letzten Jahren insbesondere durch die Integration von Technologien der klassischen IT-Welt geprägt. Die modularen und kompakten Steuerungen verfügen über einen integrierten Webserver und unterstützen die aus dem Internet bekannten Kommunikationsprotokolle wie etwa TCP/IP, HTTP, FTP und SNMP. Mit der PLCnext-Technologie setzt das Unternehmen diese Entwicklung folgerichtig fort und markiert damit eine neue Etappe bei der Entwicklung von Steuerungen.

PLCnext-Konzept

Betrachtet man das Konzept im Detail, so lässt sich zunächst einmal feststellen, dass die Entwickler durchaus einem in der Branche seit langem zu beobachtenden Trend zum Einsatz des freien Betriebssystems Linux und der Nutzung freier Software gefolgt sind. Für den Einsatz von Linux und freier Software spricht neben Kostengründen nicht zuletzt die Tatsache, dass viele junge Mitarbeiter während Ausbildung und Studium mit Open-Source-basierter Hard- und Software umfangreiche Erfahrungen sammeln können. Diesen Fundus an aktuellem Wissen gilt es zu nutzen. Da Linux ursprünglich als Desktop- und Serverbetriebssystem konzipiert wurde, fehlt diesem die Echtzeitfähigkeit – was in der Steuerungstechnik jedoch meistens unverzichtbar ist. Bei der mit PLCnext umgesetzten Lösung zur Realisierung der Echtzeitfähigkeit (real time – rt) handelt es sich aber nicht um ein RTLinux schlechthin, sondern dieses Konzept geht deutlich darüber hinaus. Dazu wird das Betriebssystem um zwei patentierte Zusatzkomponenten (ESM und GSD) erweitert.

ESM – Execution and 
Synchronization Manager

Beim Ausführungs- und Synchronisierungsmanager handelt es sich um eine Komponente (genau genommen ein Steuerungsprogramm), das es ermöglicht „Programme aus unterschiedlichen Programmiersprachen in eine definierte zeitliche Abfolge zu bringen“. Auf der Grundlage der PLCnext-Technologie können Anwendungsprogramme nicht nur mit einem Programmiertool erstellt werden, sondern es können – je nach vorhandenen Fähigkeiten und Bedarf – unterschiedliche Werkzeuge genutzt werden. Aktuell wird darauf verwiesen, dass neben dem IEC 61131-3 konformen Programmierwerkzeug PC-Worx-Engineer auch Entwicklungsumgebungen wie MS Visual Studio, Eclipse und Matlab Simulink genutzt werden können (Bild).

GDS – Global Data Space

Während über ESM die zeitliche Abfolge der einzelnen Teile der mit unterschiedlichen Werkzeugen erstellten Anwendungsprogramme gesteuert werden, sorgt der globale Datenraum GDS für „den zykluskonsistenten Prozessdatenaustausch zwischen Programmen und Feldbussystemen“. Die durch GDS realisierte Steuerung des Zugriffs auf die internen Port- und Speicherstrukturen sorgt dafür, dass den einzelnen Programmelementen ein aktuelles und widerspruchsfreies (konsistentes) Datenabbild zur Verfügung steht.

Möglichkeiten 
und Chancen

Der Hersteller selbst wirbt für die PLCnext Technologie mit den Worten: „Mit der PLCnext-Technology bietet Phoenix Contact nun eine Hardware-unabhängige Plattform, die auf Linux aufsetzt und dessen Vorteile einfach nutzbar macht.” Diese Feststellung fasst die Vorzüge des Konzeptes in einem Satz zusammen. Aber ein Blick auf die Details ist dennoch hilfreich. Mit Linux kommt ein Betriebssystem zum Einsatz, das nicht nur wegen des Open-Source-Status Kostenvorteile verspricht und langfristige Verfügbarkeit bei maximalen eigenen Gestaltungsmöglichkeiten sicherstellt. Das System zeichnet sich zudem durch eine gute Adaptionsfähigkeit an die vorhandene Hardware und die jeweils gewünschte Funktionalität aus. Unter Linux werden alle im Internet gebräuchlichen Kommunikationsprotokolle unterstützt. Auch hier steht die Mehrzahl der Lösungen frei zur Verfügung. Bei der Gestaltung der Zugriffssicherheit konnte durch die Entwickler auf das vorhandene Arsenal an Programmen zugegriffen werden und so letztlich Sicherheitsaspekte schon beim Systementwurf (Security-by-Design) berücksichtigt werden. Der Anwender findet ein für ihn im Wesentlichen bekanntes System vor und erspart sich damit Einarbeitungszeit. Aktuelle Neu- und Weiterentwicklungen können ohne Zeitverzögerung genutzt werden. Durch die Komponenten ESM und GDS erhält der Anwender bisher unbekannte Freiheiten bezüglich der Wahl der Programmierumgebung und der Programmiersprache. Die Tatsache, dass für die Erstellung einer Anwendungslösung Teilprogramme mit unterschiedlichen Tools erstellt werden können, schafft völlig neue Voraussetzungen für die Zusammenstellung von Arbeitsgruppen. Jeder kann mit dem Programmierwerkzeug arbeiten, mit dem er am besten vertraut ist. Es kann auch jeweils das Tool genutzt werden, mit dem die jeweilige Aufgabe/Teilaufgabe am günstigsten zu lösen ist.

Autor: H. Möbus

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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