Inhaltsverzeichnis
1. Steuerungsprogrammierung neu gedacht
2. Programmierer kann Hochsprachen verwenden
3. Zeitlich deterministische Programmausführung
4. OPC-UA-basierter Informationszugriff
5. Apps beschleunigen Programmerstellung
6. Linksseitige Erweiterung um Funktionsmodule
7. Projektierung in PLCnext Engineer
8. Weitreichende Cybersecurity-Funktionen
9. Hardwareausstattung flexibel anpassbar
10. Digitaler Software-Marktplatz
Mit einer Steuerung für Standard-Automatisierungsaufgaben gestartet, hat die Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont, das Ecosystem PLCnext Technology schnell erweitert. Hinzu kam eine High-End-Version, die Betriebsführungs- und Safety-SPS in einem Gerät vereint. Für alle Anwender, die keine funktional sichere Applikation umsetzen müssen, steht zusätzlich jetzt die AXC F 3152 für anspruchsvolle Aufgaben zur Verfügung. Der Clou: Die Steuerung lässt sich einfach um eine zusätzliche Gigabit-Ethernet- oder Interbus-Master-Schnittstelle ergänzen.
Steuerungsprogrammierung neu gedacht
Bei PLCnext Technology handelt es sich um ein offenes Ecosystem für aktuelle und zukünftige Automatisierungsanforderungen. Dabei erlaubt die Technologie die Kombination von Automatisierungs- und IoT-Aufgaben in einem Gerät. Abgesehen von der Steuerungs-Hardware umfasst das Ecosystem vier Bereiche:
- Offene Steuerungsplattform PLCnext Control:
Eine offene Plattform für speicherprogrammierbare Steuerungen in verschiedenen Leistungsklassen – einschließlich PLCnext Runtime System und Zubehör. - Modulare Software-Plattform PLCnext Engineer:
Ein Engineering-Tool zur Inbetriebnahme, Konfiguration und Programmierung von Steuerungen der PLCnext-Control-Familie. Optional ist auch eine systemische Cloud-Integration realisierbar. - Digitaler Marktplatz PLCnext Store:
Ein Marktplatz für die Automatisierung, der Apps zur Funktionserweiterung für PLCnext Control und PLCnext Engineer bietet. - Informative PLCnext Community:
Die User Community bietet Informationen, Support und hilfreiche Tools zur PLCnext Technology einschließlich FAQs, Foren, Tutorials und einer GitHub-Präsenz.
Programmierer kann Hochsprachen verwenden
Die innovative Firmware-Architektur setzt auf einer Linux-Plattform auf und ermöglicht dem Anwender sowohl die Nutzung von IEC-61131-Code als auch zahlreichen Hochsprachen – etwa C, C++, Python oder C# – und Regelalgorithmus-Modellen in Matlab Simulink. Ein Steuerungsprogramm kann aus lediglich einer oder einem beliebigen Zusammenspiel der genannten Programmiersprachen bestehen. Die Anwender können also in der von ihnen präferierten Umgebung arbeiten, was die Codeerstellung deutlich beschleunigt.
Zeitlich deterministische Programmausführung
Neben der beschriebenen Kombination lassen sich Linux-Programme ohne die Verwendung der PLCnext Runtime direkt durch das Betriebssystem verwalten. Die freilaufende, durch Events gesteuerte Linux-Anwendung kann ebenfalls auf die Prozessdaten der in Echtzeit ausgeführten Programme zugreifen. Damit bietet die PLCnext Technology ein hohes Maß an Flexibilität in den Bereichen, in denen jede andere Systemarchitektur an ihre Grenzen stößt.
Als besonders komfortabel erweist sich, dass Hochsprachenprogramme nicht mehr in eine IEC-61131-Aufgabe eingebunden werden müssen. Der Execution and Synchronisation Manager (ESM) der PLCnext Runtime sorgt durch ein patentiertes Task Handling dafür, dass Hochsprachen-Code, Matlab-Simulink-Modelle und IEC-61131-Applikationen in einer definierten und zeitlich deterministischen Reihenfolge ausgeführt werden.
Für jeden Kern des Prozessors Intel Atom E3930 Dual Core mit einer Taktfrequenz von 1,3 Gigaherz steht ein separater ESM bereit. Auf diese Weise lassen sich die Programme vom Anwender bewusst auf die beiden CPU-Kerne aufteilen, um Aufgaben zu entkoppeln oder Performance-Reserven für einzelne Programme sicherzustellen.
OPC-UA-basierter Informationszugriff
Zum Datenaustausch zwischen den in verschiedenen Sprachen generierten Programmen und der IEC-Programmierung umfasst die PLCnext Runtime den Global Data Space (GDS). Dabei handelt es sich um ein ‚Shared Memory‘, was einen zykluskonsistenten Datentransfer zwischen den jeweiligen Programmelementen und der I/O-Ebene garantiert. In diesem Zusammenhang ist es unerheblich, welche Priorität einer Aufgabe (Task) zugeordnet wurde oder welche Programmelemente sie enthält. Über den gesamten Task-Zyklus liegt somit ein konsistentes Prozessabbild vor (Bild 2).
Die PLCnext Technology integriert sich über zwei Schnittstellen in überlagerte Bedien- und Kommunikationsnetzwerke.
- Zum einen kann der Anwender im Programmier-Tool PLCnext Engineer eine HTML5-basierte Visualisierung erstellen, die auf dem in die Steuerung integrierten Webserver abläuft und über einen Browser auf dem entsprechenden Bedienterminal angezeigt wird.
- Auf der anderen Seite beinhaltet die neue Steuerung AXC F 3152 einen OPC-UA-Server, sodass über den Kommunikationsstandard OPC UA aus allen Richtungen auf die PLCnext Control zugegriffen werden kann. Der OPC-UA-Server bildet sämtliche Informationen ab, die im GDS ausgetauscht werden. Der Zugang gestaltet sich vollkommen transparent. OPC-UA-Server und Webserver arbeiten außerhalb des Echtzeitkontextes der AXC F 3152 und sind deshalb nicht zykluskonsistent.
Apps beschleunigen Programmerstellung
Als digitaler Software-Marktplatz stellt der PLCnext Store unterschiedliche Apps zur Verfügung. Darunter fallen ausprogrammierte Anwendungen, Software-Bibliotheken oder eine alternative Laufzeitumgebung. Das stetig wachsende Angebot umfasst sowohl Apps von Phoenix Contact als auch von Drittanbietern. Auf diese Weise kann der Anwender vollständig generierte Applikationen auf die AXC F 3152 laden, die keine weitere Programmierung erfordern. Er muss lediglich eine Konfiguration über das Web-Interface durchführen. Darüber hinaus lassen sich Software und Know-how aus der immer größer werdenden Open-Source-Community nutzen, um den Funktionsumfang der Steuerung zu erweitern (siehe Kasten).
Linksseitige Erweiterung um Funktionsmodule
Im PLCnext-Steuerungsportfolio von Phoenix Contact positioniert sich der AXC F 3152 zwischen den bereits etablierten Controllern AXC F 2152 und RFC 4072S. Die neue SPS eignet sich also zur Realisierung anspruchsvoller Applikationen ohne Safety-Anforderungen.
Neben der Software-seitigen Erweiterbarkeit lässt sich der AXC F 3152 funktional um bis zu zwei PLCnext Extension Modules ergänzen. Zu diesem Zweck werden die Module links an die Steuerung angereiht. Aktuell sind eine Ethernet- und eine Interbus-Extension erhältlich.
- Mit dem Ethernet Extension Module bekommt der Controller ein zusätzliches Gigabit-fähiges Netzwerk-Interface, weshalb er gleichzeitig mit bis zu vier getrennten Netzwerken kommunizieren kann.
- Das Interbus Extension Module beinhaltet einen vollwertigen Interbus-Master und erlaubt den Betrieb von maximal 512 Interbus-Fernbusteilnehmern am AXC F 3152.
In Zukunft wird das PLCnext-Portfolio um weitere Extension Modules – beispielsweise einen Profibus-Master – ausgebaut. Die Projektierung aller Erweiterungsmodule erfolgt über die Software PLCnext Engineer (Bild 4).
Projektierung in PLCnext Engineer
Wie sämtliche Steuerungen von Phoenix Contact wird der AXC F 3152 mit der modularen Engineering-Umgebung PLCnext Engineer projektiert. Das intuitive User-Interface sorgt für einen schnellen Einstieg in die Code-Erstellung. Durch die Verwendung von Automatisierungsmodulen und einer objektorientierten Programmierung gestaltet das Tool den Engineering-Prozess effizient. Die lizenzfreie Grundversion kann je nach Bedarf flexibel um verschiedene Add-ons ergänzt werden – etwa das Engineering-Werkzeug für die funktionale Sicherheit. Von der Code-Generierung gemäß IEC 61131 über die Programmierung von Safety-Komponenten bis zur HTML5-basierten Web-Visualisierung lässt sich die gesamte Projektierung so bequem in einer Engineering-Umgebung umsetzen (Bild 4).
Weitreichende Cybersecurity-Funktionen
Ein umfassendes, tief integriertes Security-Konzept bildet die Grundlage zum Schutz von Maschinen und Anlagen vor unbefugten Zugriffen und Gefährdungen. Zukünftig müssen die branchenspezifischen Anforderungen an die IT-Security noch stärker beachtet werden. Von heutigen Systemen wird die Integrität, Verfügbarkeit und vor allem Vertraulichkeit sämtlicher Daten verlangt.
Zur Erfüllung dieses Anwenderanspruchs bietet die PLCnext Technology Security-by-Design. Dabei werden die Sicherheitsaspekte gemäß der weltweit führenden Security-Norm IEC 62443 realisiert. Schon derzeit umfasst die PLCnext Technology daher weitreichende Security-Features, wie zum Beispiel ein rollenbasiertes User-Management, die Unterstützung von VPN-Funktionalität und ein Zertifikats-Handling. Dazu verfügt der AXC F 3152 über ein Trusted Platform Module (TPM). Darunter ist ein Microchip zu verstehen, der grundlegende Sicherheitsfunktionen auf Hardware-Basis bereitstellt. Mit dem TPM lassen sich Kryptografie-Schlüssel sicher erzeugen und derart abspeichern, dass sie nicht durch Dritte verändert werden können.
Hardwareausstattung flexibel anpassbar
Neben einem SD-Karten-Slot zur Erweiterung des internen Flash-Speichers beinhaltet die hochmodulare PLCnext-Steuerung ferner drei unabhängige, Gigabit-fähige Ethernet-Schnittstellen. Durch den Einsatz von Netzwerk-Interfaces vom Typ Intel I210 sind zwei der Schnittstellen zusätzlich für die TSN-Kommunikation (Time-Sensitive Networking) vorbereitet. Aufgrund von getrennten Schnittstellen für die Profinet-Controller- und -Device-Funktionalität lassen sich große Profinet-Netzwerke besonders einfach segmentieren. (co)
Weitere Infos zur PLCnext Technology und Community
Kontakt:
Phoenix Contact Deutschland GmbH
Flachsmarktstraße 8
32825 Blomberg
Tel: +49 52 35/3-1 20 00
E-Mail: info@phoenixcontact.de
Website: www.phoenixcontact.de
PLCnext Store
Digitaler Software-Marktplatz
Der PLCnext Store stellt Software-Applikationen zur Verfügung, mit denen sich eine PLCnext-Steuerung einfach funktional erweitern lässt. Das Angebot umfasst sowohl Apps von Phoenix Contact als auch von Drittanbietern, die entweder gratis oder kostenpflichtig heruntergeladen werden können. Dazu gehören zahlreiche Software-Bibliotheken für die Engineering-Umgebung PLCnext Engineer sowie komplett ausprogrammierte Apps oder Funktionserweiterungen. Durch deren Nutzung reduziert sich der Zeitaufwand bei der Programmerstellung erheblich.
Auch die PLCnext Community stellt Informationen zur PLCnext Technology konzentriert an einem Ort zur VerfügungBild: Phoenix Contact
