IEC61131-3-basierte Steuerungssoftware

Ausgereiftes Konzept

Weltweit setzen mehr als 400 Hersteller von industriellen, programmierbaren Automatisierungslösungen auf Codesys. Dabei sind die Geräte für ganz unterschiedliche Anwendungsfälle entwickelt, z.B. den Einsatz in Verpackungsmaschinen, in Gebäuden oder in landwirtschaftlichen Maschinen. Allein im Jahr 2017 wurden weit mehr als eine Million mit Codesys programmierbare Geräte verkauft. Was steckt hinter dem Erfolg der Software?


Bild: 3S-Smart Software Solutions GmbH

Das Codesys Development System als zentrales Entwicklungssystem setzt konsequent auf die standardisierte Programmierung industrieller Applikationen nach IEC61131-3. So sind alle Programmiersprachen der Norm ebenso enthalten wie die geforderten Bausteine zur Strukturierung des Applikationscodes. Über die Norm hinausgehende Elemente wie Pointer wurden so integriert, dass geschulte Applikationsentwickler unmittelbar davon profitieren, während Standard-User ihre Arbeit wie gewohnt fortsetzen können. Für die Einführung der dritten Edition der IEC61131-3 mit der objektorientierten Programmierung (OOP) als wesentlicher Neuerung war Codesys der wesentliche Treiber - entsprechend sind die Möglichkeiten der OOP seit Jahren integriert. Ein ausgereiftes Bibliothekskonzept ermöglicht die komfortable Wiederverwendung von Teilen der Softwareapplikation. Dazu speichern Anwender erstellte Programmbausteine in einer versionierten Bibliothek und setzen diese dann in neuen Projekten ein. Die Funktion kann sogar zugehörige Hilfetexte und Dokumentationen enthalten. Mit dem Laufzeitsystem Codesys Control als Produkt realisieren Hersteller intelligenter Geräte einfach und schnell eigene Steuerungen. Im Geräteverzeichnis unter Codesys.net sind hunderte kompatibler Geräte aufgelistet, so dass Anwender bequem die passende Steuerung finden. Im Codesys Store stehen SoftSPS-Systeme für standardisierte, in der Industrie eingesetzte Geräteplattformen zur Verfügung. Die SoftSPSen können vom Anwender selbst auf diesen Plattformen installiert werden und enthalten umfangreiche Zusatzfunktionen wie die integrierte Unterstützung von Echtzeit-Ethernetsystemen (z.B. Ethercat oder Profinet) oder einem OPC-UA-Server. Gerätehersteller und Anwender sind gleichermaßen in der Lage, das System an spezifische Anforderungen anzupassen, z.B. durch selbstentwickelte oder bereitgestellte Plug-in-Komponenten. Aus dem Programmcode erzeugen integrierte Compiler für alle industriell eingesetzten CPU-Plattformen nativen Maschinencode und gewährleisten eine performante Abarbeitung der Applikation auf der Steuerung. Dieser Maschinencode wird vom System auf die Steuerung heruntergeladen und unter der Kontrolle des implementierten Laufzeitsystems abgearbeitet. Ist das Codesys Development System mit dem Gerät verbunden, kann der Anwender den Code in Echtzeit prüfen und debuggen - ohne zusätzliche Hard- oder Software. Ändern oder Zwangssetzen von Variablen ist ebenso möglich wie zyklisches oder schrittweises Abarbeiten des Codes. Darüber hinaus kann man u.a. absolute oder bedingte Haltepunkte setzen, die Variablenwerte und deren Verlauf im integrierten Sampling Trace grafisch darstellen oder direkt den Speicher der Steuerung ansehen. Im Fall von Applikationsproblemen besteht die Möglichkeit, einen Speicherabzug zu erstellen und die Problemursachen offline zu untersuchen. Diese und viele weitere integrierte Funktionen machen die Arbeit der Projektierung für den Anwender komfortabel - insbesondere deshalb, weil er kein weiteres Tool benötigt.

IEC61131-3 Meets IT

In der IT-Welt verwenden Softwareentwickler neben den programmatischen Mitteln auch Zusatz-Tools, um die zunehmende Komplexität beherrschen zu können. Beispiele für solche Tools sind UML als Modellierungssprache, Versionsverwaltungssysteme für das Handling unterschiedlicher Softwareversionen bzw. zur sicheren Projektierung in Teams, statische Code-Analyse zur Prüfung des Codes auf Programmierrichtlinien bzw. typische Problemstellen, Profiler zur Laufzeitanalyse der Software sowie Testautomationssysteme, um eine gleichbleibende Softwarequalität durch wiederkehrende Tests gewährleisten zu können. In Codesys sind solche Zusatzwerkzeuge nahtlos in die IEC61131-3-Oberfläche integrierbar - Automatisierer profitieren unmittelbar vom Einsparungspotenzial. Mathematische Softwaresysteme zur Simulation und Verbesserung von Algorithmen und Verfahren sind auch in der Automatisierung nützlich und entsprechend weit verbreitet. Mit entsprechenden Erweiterungen kann z.B. ST- oder C-Programmcode direkt aus Matlab/Simulink erzeugt und in Codesys verwendet werden. Darüber hinaus können Codesys-Anwender per Zusatzoption die I/O-Konfiguration aus CAE-Tools wie Eplan oder WSCAD übernehmen. Spezielle Kommunikationsbibliotheken verbinden die Steuerung mit Cloud-Systemen oder Robotersteuerungen bzw. verschicken Daten per E-Mails oder SMS.

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Offen und integriert

Nachdem in der Automatisierung meist viele Softwaresysteme gemeinsam eingesetzt werden, ist eine einfache Anbindung an andere Systeme unabdingbar. Codesys unterstützt zahlreiche standardisierte, aber auch proprietäre Schnittstellen zum Austausch von Echtzeitdaten der Steuerung, aber auch von Engineering-Daten während der Projektierung. So können über Schnittstellen wie OPC oder OPC UA externe Visualisierungssysteme oder Softwaretools für Motion-Control-Aufgaben angebunden werden. Codesys bietet zusätzlich eigene, integrierte Lösungen an und lässt damit Geräteherstellern und Anwendern die Wahl, ob sie lieber mit externen oder integrierten Funktionen arbeiten. Dabei erfreut sich die in Codesys integrierte Visualisierung zunehmender Beliebtheit. Ein wichtiger Faktor ist hier die Tatsache, dass die Projektierung von Bedienoberflächen mit den Steuerungsdaten in der gleichen Oberfläche und Infrastruktur erfolgt wie die Programmierung. So nutzen nahezu alle Techniker die Visualisierung zur optischen Datenaufbereitung für Funktionstests oder Inbetriebnahmen - ohne Zusatzkosten, direkt im Codesys Development System. Mit ein wenig mehr Aufwand für Design und Benutzerführung werden daraus im Handumdrehen professionelle Bedienoberflächen. Auf Basis einer einzigen Datenquelle können diese Bedienoberflächen auf ganz unterschiedlichen Plattformen eingesetzt werden: Direkt im Programmiersystem, auf abgesetzten HMI-PCs unter Windows oder Linux, in Standard Webbrowsern per HTML5 oder direkt auf der Steuerung, falls diese mit einem Display ausgestattet ist. Auch die in Codesys optional integrierten Möglichkeiten zur Bewegungssteuerung bieten dem Anwender Vorteile: Weil Logik- und Bewegungssteuerung vom identischen Codesys Control-Laufzeitsystem ausgeführt werden, ist die flexible Anpassung der Bewegungsparameter zur Laufzeit per I/O oder Visualisierung möglich. Die erforderlichen Programmbausteine sind kompatibel und zertifiziert nach PLCopen for MotionControl - unabhängig davon, ob es sich um einfache Bausteine für ein- oder mehrachsige Verfahrbewegungen handelt, wie z.B. Getriebefunktionen oder Kurvenscheiben, oder aber um CNC- oder Robotikfunktionen. Selbst für die geforderten Safety-Systeme nach IEC61508 bietet Codesys integrierte Lösungen für Gerätehersteller und Anwender an. Aufgrund der Projektierung der Safety-Applikationen im gleichen Codesys Development System sparen sich Anwender teure Datenverbindungen und zusätzlichen Aufwand.

Fit für die Automatisierung von morgen

Bereits heute sind in Codesys zahlreiche Funktionen verfügbar, die von Industrie-4.0-Architekturen gefordert werden. So kann z.B. die Programmierung von Steuerungen über IP-basierte Netzwerke wie Ethernet oder Internet erfolgen, ohne dass dafür Zusatzsoftware erforderlich ist. Gleichzeitig hat der Anwender die Möglichkeit, sein Know-how durch Verschlüsselung oder Benutzerverwaltungen abzusichern. Hierfür bietet Codesys unterschiedliche Mechanismen an, beispielsweise über X.509-Zertifikate. Die bereits erwähnte Web-Visualisierung per HTML5-Browser öffnet neue Bedien- und Wartungskonzepte, z.B. per Tablet oder Smartphone. Als erste integrierte Online-Shop-Plattform in der Branche bringt der Codesys Store Automatisieren sofort Zusatznutzen in Form von Programmbeispielen oder Bibliotheken. Auch nachinstallierbare SoftSPS-Systeme für Standardplattformen sind dort erhältlich, z.B. für Industrie-PCs oder Boards wie dem Raspberry Pi. Im Codesys Store befinden sich auch Bibliotheken zum Austausch von SPS-Daten mit Cloud-Systemen. Mit dem Codesys Automation Server wird auf der SPS IPC Drives 2018 erstmals eine Industrie-4.0-Plattform zur komfortablen Verwaltung von Automatisierungsgeräten einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Die cloudbasierte Serverplattform soll Codesys-Anwendern sofortigen Zusatznutzen bringen: einen komfortablen Überblick über die Steuerungslandschaft im eigenen Netzwerk, über deren Softwarestand sowie verfügbare Applikationen, Benutzerprofile oder Zertifikate. Gleichzeitig können Updates, Parametersätze, Profile oder Zertifikate per Browser von der Serverplattform auf die einzelnen Geräte übertragen werden.

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