Die IEC61131 bzw. deren Umsetzung in Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) ist der Standard in Automatisierungsfragen. Seit Längerem zeichnet sich jedoch ein Trend hin zu offenen Systemen ab. Im Jahr 2012 revolutionierte der erste Raspberry Pi den Markt als kostengünstige Hardwareplattform. 2017 brachte Phoenix Contact mit PLCnext eine Hardware auf den Markt, die Anwender nicht mehr ausschließlich an die IEC61131-Welt band. Sie ermöglichte erstmals die Nutzung von C++, Matlab, Python und weiteren Sprachen für Steuerungsaufgaben. 2020 folgte Bosch Rexroth mit ctrlX Automation, einem architektonisch anderen Ansatz, der ebenfalls den Ausbruch aus dem reinen IEC61131-Silo ermöglichte.
Die Wahl der richtigen Werkzeuge
Zweifellos bieten Soft-SPS-Systeme wie Codesys (als größter herstellerunabhängiger Anbieter) einige Vorteile: einfache Integration von Komponenten, eine einheitliche Entwicklungsumgebung, Abstraktion von Hardwareabhängigkeiten und deterministisches Verhalten. Doch im Vergleich zu modernen Programmiersprachen mit ihren umfangreichen Toolkits und Frameworks, die einem multifunktionalen Schweizer Taschenmesser ähneln, wirkt die IEC61131 oft wie ein hochspezialisiertes Chirurgenbesteck. Zudem sind die Lizenzkosten für SPS-Hardware und -Software oft unattraktiv.
Die SPS vereinfacht die Systemkonfiguration und ist ideal für Aufgaben, die harte Echtzeit erfordern. Dafür schränkt sie jedoch die Auswahl an verfügbaren Tools und Frameworks stark ein. Eine offene Plattform, die die Einbindung aller relevanten Sprachen und Tools ermöglicht, bietet hier die entscheidende Flexibilität.
Motion-Steuerung ohne SPS
Aufgrund ihrer Komplexität und der Notwendigkeit von Echtzeitanforderungen war der Einsatz einer SPS für Bewegungssteuerungen – etwa bei Fließbändern, CNC-Maschinen oder komplexen Linearachsen – bisher unverzichtbar. MotionA bietet hier eine echte Alternative. Es ist nicht nur eine neue Option, sondern ein Paradigmenwechsel in der Art und Weise, wie Bewegungssteuerung konzipiert wird.
Der Kern von MotionA besteht aus dem Actiongraph, der virtuellen Maschine und Kinematiken. Der Actiongraph ist eine eigenentwickelte, Petrinetz-basierte Sprache mit funktionalen Erweiterungen, die im Prinzip als vollwertige SPS-Sprache dienen könnte. Die virtuelle Maschine ist die Laufzeitumgebung des Actiongraph. Die Kinematiken beschreiben die mathematischen Zusammenhänge der Mechanik, beispielsweise eines Roboters.
Das Revolutionäre ist, dass dieses Setup auf nahezu jeder Plattform läuft – vom Microcontroller bis zum Embedded-PC. Alles, was benötigt wird, ist ein moderner C++-Compiler, wobei die Performance natürlich variiert. Dies ermöglicht besonders kostengünstige Varianten mit Motion-Controllern und Motor-Treibern auf einer einzigen Microcontroller-Platine. Zudem vereinfacht es die Integration in bestehende Hardware-Setups.
Freie Wahl der Programmiersprache
Die Magie liegt darin, dass der Anwender von der Echtzeitsprache Actiongraph (fast) nichts mitbekommt. Die Programmierung erfolgt in einer Hochsprache seiner Wahl. Dies reduziert nicht nur die Komplexität (da keine neue Sprache, IDE oder Runtime erlernt bzw. installiert werden muss), sondern erlaubt auch, die gesamte Business-Logik außerhalb der Echtzeitumgebung zu implementieren.
