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PLCnext Technology

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PLCnext Technology ist die Bezeichnung eines Ecosystems für die industrielle Automatisierung. Grundlage des offenen Systems ist eine technische Neuentwicklung der Laufzeitumgebung, die die Ausführung in Echtzeit bei speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) für unterschiedliche Programmiersprachen ermöglicht. Erfinder ist der Automatisierungs- und Elektronikhersteller Phoenix Contact.

Hintergrund für die Entwicklung[Bearbeiten]

SPS sorgen in der industriellen Automatisierung für die korrekte Ausführung von Fertigungsprozessen. Robustheit, Zuverlässigkeit und Sicherheit gehören zu den speziellen Anforderungen im Industrieumfeld.[1] Hierdurch bedingt dominieren in sich geschlossene, proprietäre Systeme aus Steuerung und Programmierumgebung die SPS-Welt.[2] Aufgesetzt auf ein Betriebssystem übernehmen die herstellerspezifischen Laufzeitsysteme die Aufgabe der Programmausführung in Echtzeit, genannt Scheduling. Darüber hinaus sind sie für den konsistenten Prozessdatenaustausch verantwortlich. Eine solche Systemarchitektur hat den Vorteil, dass der Anwender keine Berührungspunkte mit dem Betriebssystem hat.[3] Gleichzeitig bedeutet es aber auch, dass Anpassungen an den Steuerungssystemen nur begrenzt möglich sind. Dies führt bei immer flexibler werdenden Produktionen und kleineren Losgrößen vermehrt zu Nachteilen.[3][4]

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 fordert statt der klassischen Produktionshierarchie cyber-physische Systeme (CPS), die eigenständig Informationen austauschen und miteinander interagieren.[5][6][7] Folglich vollzieht sich auf allen Ebenen der Automatisierungspyramide ein grundlegender Wandel zu mehr Offenheit und Flexibilität.[8]

Die PLCnext Technology ermöglicht die Entwicklung einer klassischen SPS hin zu einer offenen Steuerungsplattform, bei der aus unterschiedlichen Sprachen bestehende Programmsequenzen miteinander kombiniert werden können. Durch die Einbindung von Open-Source-Software lassen sich z. B. Implementationen für Feldbus-Anbindungen Modbus, Cloud-Connectivity oder Algorithmen für die Bildverarbeitung (open CV) realisieren.[4] Programme können schnell und flexibel durch Einfügen neuer Funktionen in Form von Apps oder durch einen vom Anwender programmierten Funktionsbaustein erweitert werden. Die Technologie stellt sicher, dass keine unerwünschten Rückwirkungen auf bestehende Programmteile entstehen. Der Datenaustausch erfolgt geregelt und synchronisiert.

Funktionsweise[Bearbeiten]

Durch den Ausführungs- und Synchronisierungs-Manager, engl. Execution and Synchronization Manager (ESM) wird eine gleichwertige Behandlung bzw. Ausführung von Programmen unterschiedlicher Programmierdomänen ermöglicht.[2] So können Programme aus unterschiedlichen Programmiersprachen in eine definierte zeitliche Abfolge gebracht werden. Das patentierte Task-Handling ermöglicht die Kombination von Programmen nach der internationalen Norm IEC 61131-3, höheren Programmiersprachen und modellbasierten Werkzeugen bei hoher Echtzeit-Performance.[9] Es können z. B. Programmmodule ausgeführt werden, die in Matlab/Simulink, C++, C# programmiert sind.[10] Damit folgt die PLCnext Technology dem Trend nach mehr Hochsprachenprogrammierung im Industrieumfeld.[11]

Das Global Data Space (GDS) stellt gleichzeitig den zykluskonsistenten Prozessdatenaustausch zwischen Programmen unterschiedlicher Domänen wie Matlab/Simulink, C++, C# und den Sprachen der IEC 61131-3 sowie zwischen Feldbussystemen und allen Gewerken innerhalb des Systems z. B. auch der Cloud sicher.[12] Der patentierte Echtzeit-Datenaustausch erfolgt task-konsistent, selbst wenn der Programmablauf durch eine höher priorisierte Task unterbrochen wird.[13]

Komponenten des Ecosystems[Bearbeiten]

Die PLCnext Technology umfasst verschiedene Komponenten eines Ecosystems für die industrielle Automatisierung.

PLCnext Control[Bearbeiten]

Zentrales Element des Ecosystems sind die Steuerungen der Familie PLCnext Control inkl. der Firmware Plattform PLCnext Runtime System. Derzeit sind zwei Steuerungen auf dem Markt erhältlich. Die Steuerung AXC F 2152 ist mit seinem 2 x 800 MHz ARM-Prozessor vor allem für kleine und mittlere Applikationen ausgelegt. Für Anwendungen, die mehr Rechenleistung und Safety-Funktionen benötigen, gibt es die Hochleistungssteuerung RFC 4072S auf Basis eines Intel i5-Prozessors mit integrierter Sicherheits-SPS.[14] An die PLCnext Control AXC F 2152 können I/O (Input/Output)-Module der Baureihe Axioline F direkt angereiht werden.[15] Axioline F ist das blockmodulare I/O-System von Phoenix Contact, das eine Echtzeit-Datenübertragung ermöglicht. Das I/O-System unterstützt Profinet, Modbus TCP, EtherCat, EtherNet/IP und Sercos III zur Kommunikation über Industrial Ethernet sowie das am weitesten verbreitete serielle Feldbussystem Profibus.[16]

PLCnext Engineer[Bearbeiten]

PLCnext Engineer ist die Entwicklungsumgebung von Phoenix Contact für die Parametrierung, Inbetriebnahme und Programmierung gemäß IEC 61131-3 der Steuerungen der Familie PLCnext Control.[17] PLCnext Engineer ist auch als reines Konfigurationswerkzeug für die Orchestrierung von Hochsprachencode einsetzbar.

PLCnext Store[Bearbeiten]

Der PLCnext Store ist eine Online-Handelsplattform, in der Softwarefunktionen (Apps) für die Steuerungsplattform sowohl von Phoenix Contact als auch von Drittanbietern zum Herunterladen bereitstehen. Das Angebot umfasst Funktionsbausteine, Funktionserweiterungen, Cloud Connectoren bis hin zu weiteren Laufzeitumgebungen wie z. B. Codesys, wodurch die PLCnext Control auch mit weiteren Programmiersprachen erweitert werden kann wie IEC 61499 oder Node.js zur Verwendung von JavaScript oder Node-RED.[18] Der PLCnext Store steht Software-Entwicklern als Handelsplattform für eigen entwickelte Apps zur Verfügung. Dabei legen die Entwickler den Preis für ihre Software-Lösungen fest, die Lizensierung und Kaufabwicklung erfolgt über Phoenix Contact.[19]

PLCnext Community[Bearbeiten]

Der Austausch über Community-Plattformen und das Teilen von Quellcode wird von einem Großteil der Automatisierungsbranche als hilfreich und längst überfällig ansehen.[4] Neben einer unternehmenseigenen Website und Online-Community haben Anwender der PLCnext Technology z. B. die Möglichkeit, Quellcode über die Open-Source-Plattform GitHub zu teilen.[4]

Verwandte Themen[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Weinländer, Markus. (2017) Industrielle Kommunikation: Basistechnologie für die Digitalisierung der Industrie. Beuth Verlag. ISBN 978-3-410-26857-4.
  • Reinheimer, Stefan. (ed.) (2017) Industrie 4.0: Herausforderungen, Konzepte und Praxisbeispiele. Springer Verlag. ISBN 978-3-658-18164-2.

Einzelnachweise[Bearbeiten]


Diese artikel "PLCnext Technology" ist von Wikipedia The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:PLCnext Technology.

  1. ↑ Markus Weinländer: Industrielle Kommunikation: Basistechnologie für die Digitalisierung der Industrie 4.0. Vde Verlag GmbH, 2017, ISBN 978-3-410-26857-4, S. 21 ff.
  2. ↑ 2,0 2,1 Hans-Jürgen Koch, Holger Meyer: Steuerungsplattform für eine sich ändernde Welt. In: SPS Magazin 6/2017. TeDo Verlag GmbH, abgerufen am 10. April 2019.
  3. ↑ 3,0 3,1 Michael Gulsch: Unabhängige Systemintegration. In: A&D. publish-industry Verlag GmbH, 14. September 2018, abgerufen am 8. April 2019.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Christian Vilsbeck: Open Source in der Automatisierung. In: A&D. publish-industry Verlag GmbH, 9. Februar 2019, abgerufen am 8. April 2019.
  5. ↑ Heiner Lasi, Hans-Georg Kemper, Peter Fettke, Thomas Feld: Industrie 4.0. In: Wirtschaftsinformatik : WI : Organ der Fachbereichs Wirtschaftsinformatik der Gesellschaft für Informatik e.V. und der Wissenschaftlichen Kommission Wirtschaftsinformatik im Verband der Hochschullehrer für Betriebswirtschaft e.V. Springer Gabler, 2014, S. 261–264.
  6. ↑ Dr. Ralf Sauter, Dr. Maximilian Bode, Daniel Kittelberger: Wie Industrie 4.0 die Steuerung der Wertschöpfung verändert. Horváth & Partners, 2015, abgerufen am 10. April 2019.
  7. ↑ Bernd Müller, Frank Härtig: Herausforderungen und Lösungsansätze zur einheitlichen Kommunikation von Messdaten für Industrie 4.0 und das Internet of Things. In: Stefan Reinheimer (Hrsg.): Industrie 4.0: Herausforderungen, Konzepte und Praxisbeispiele. Springer Verlag, 2017, S. 50 ff.
  8. ↑ Michael Gulsch: Die Freiheit nehmen. In: iee. Nr. 6/2018. Hüthig GmbH, S. 36–38.
  9. ↑ Phoenix Contact GmbH & Co. KG, 2018, Ablaufsteuerung von Programmmodulen, Anmeldung: 10.11.2016. DE, Patentschrift DE102016121542, 17.05.2018
  10. ↑ Andre Brand, Andreas Weichelt: PLCnext-Technologie von Phoenix Contact arbeitet in Echtzeit. In: KEM 11/2017. Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH, 15. November 2017, abgerufen am 10. April 2019.
  11. ↑ Robert Weber: Welche Sprache spricht die Industrie? In: factory. WEKA Industrie Medien GmbH, 10. Oktober 2017, abgerufen am 8. April 2019.
  12. ↑ Andre Brand, Andreas Weichelt: Axioline-Steuerung basiert auf der Technologieplattform. In: wirautomatisierer.de. Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH, 18. Dezember 2017, abgerufen am 10. April 2019.
  13. ↑ Phoenix Contact GmbH & Co. KG, 2018, Austausch von Echtzeitdaten zwischen Programmmodulen, Anmeldung: 10.11.2016. DE, Patentschrift DE102016121541, 17.05.2018
  14. ↑ Hans-Jürgen Koch, Ulrich Leidecker: Wir haben geöffnet. In: SPS-Magazin. TeDo Verlag GmbH, 2018, abgerufen am 9. April 2019.
  15. ↑ Steffen Kauth: PLCnext Control AXC F 2152. In: SPS Magazin. TeDo Verlag GmbH, 2018, abgerufen am 16. Mai 2019.
  16. ↑ David Rogers, Reinhold Schäfer: Echtzeit-I/O-System arbeitet mit gängigen Busprotokollen. In: MaschinenMarkt. Vogel Communications Group, 29. Juni 15, abgerufen am 16. Mai 2019.
  17. ↑ Robert Wilmes: Per OPC UA ins Industrial IoT. In: Markt&Technik. WEKA FACHMEDIEN GmbH, 29. Oktober 2018, abgerufen am 10. April 2019.
  18. ↑ Michael Gulsch, Gerd Kucera: PLCnext: Offene Plattform für simultanes Engineering. In: ELEKTRONIKPRAXIS. Vogel Communications Group, 25. März 2019, abgerufen am 15. Mai 2019.
  19. ↑ Katharina Juschkat: Phoenix Contact präsentiert PLC Next Store auf der SPS IPC Drives. In: elektrotechnik. Vogel Communications Group, 29. Oktober 18, abgerufen am 10. April 2019.
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