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Bild: Arie J. Jager, iStock
Automation meets IT (Teil 1)

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Blick über die IT/OT-Grenze

Text: Roland Wagner, 3S-Smart Software Solutions
Die Automatisierung industrieller Maschinen und Anlagen verlangt nach vielerlei Software. Während in der Informationstechnologie (IT) Hochsprachen wie C, C++ und C# die größte Verbreitung finden, hat sich die IEC 61131-3 in Industrieanwendungen als Standard etabliert. Wie kam es zu dieser Kluft – und sollte man sie überwinden?

Industrielle Maschinen und Anlagen werden heute durchgehend mit SPSen automatisiert. Obwohl die Entwicklung dieser Geräte in einem ähnlichen Takt erfolgte wie bei kommerziellen IT-Systemen, so haben sich die beiden Technikfelder doch sehr unabhängig voneinander entwickelt. Die derzeitige Annäherung der Automatisierungstechnik (Operational Technology, OT) an die IT-Welt wirft natürlich die Frage auf, wie sinnvoll es ist, dass die Automatisierung ihre eigenen Konzepte und Standards hat oder ob sie nicht von der Annäherung an die IT profitieren kann.

Anwendungsnahe Software-Entwicklung

Während in der IT meist Informatiker an der Applikations-Software arbeiten, ist der Kenntnis- und Ausbildungsstand in der Automatisierungstechnik wesentlich heterogener. Einerseits finden wir hier ebenfalls Informatiker oder Ingenieure, die Hochsprachen aus dem Effeff beherrschen und beispielsweise Systemteil oder Grundfunktion der Applikations-Software programmieren. Häufig sind es auch Service- und Inbetriebnahmetechniker, die spezielle Funktionen an Maschinen und Anlagen umsetzen und weiterentwickeln. Diese Gruppe kennt den technischen Prozess aus ihrer praktischen Erfahrung bei Inbetriebnahme und Wartung sehr detailliert und kann unter dem Begriff Techniker zusammengefasst werden. Für sie ist die Programmier-Software nur ein Werkzeug neben anderen Tools, zum Beispiel zur Visualisierung oder Überwachung der Buskommunikation. Eine dritte Gruppe bilden Betriebselektriker von Maschinenbetreibern, die Applikations-Software ändern, um den Ablauf zu verbessern oder die Maschine an geänderte Umgebungsbedingungen anzupassen. In der IEC 61131-3 haben zahlreiche Hersteller von Industriesteuerungen die Bandbreite von unterschiedlichen Tools zur applikationsnahen Programmierung zu einem verbindlichen Normenwerk zusammengefasst, das sämtlichen Nutzern ein durchgängiges Programmiertool für die genannten Anforderungen ermöglicht.

Analog zu IT-Entwicklungsumgebungen decken moderne IEC 61131-3-Programmierwerkzeuge wie Codesys von 3S-Smart Software Solutions den kompletten Bedarf für die Programmierung ab. Neben den Editoren enthalten sie integrierte Compiler für die Übersetzung des Quellcodes in nativen Maschinencode der Steuerung sowie umfangreiche Möglichkeiten zur Fehlersuche (Debugging). Damit bilden sie eine integrierte Entwicklungsumgebung (Integrated Development Environment, IDE). Was IDEs ohne Zusatztools aus der IT dabei allerdings nicht berücksichtigen, sind wichtige Funktionen wie Monitoring, Ablaufkontrolle, Watchpoints, Aufzeichnen von Applikationsdaten in Echtzeit auf der Steuerung oder das dynamische Ändern der laufenden Applikations-Software – ohne Maschinenstopp und Verlust von Applikationsdaten.

Spezialfunktionen für die Automatisierung

Standardtechniken der Automatisierung sind nur in spezialisierten Werkzeugen über Konfiguratoren, Bibliotheken und Stacks sofort verfügbar. Dies betrifft Feldbusstandards wie Profinet, Ethercat und CANopen oder auch Kommunikationsstandards wie OPC und OPC UA. Zwar sind entsprechende C-Code-Erweiterungen auch für IT-Entwicklungsumgebungen erhältlich, sie müssen jedoch manuell an die Gerätearchitektur angepasst und im Gerät statisch implementiert werden. Hinzu kommen für Automatisierer selbstverständliche Funktionen wie Visualisierung, Bewegungssteuerung oder die Projektierung von sicherheitskritischen Anwendungen. Die Anwender profitieren vom Komfort bei der Realisierung umfassender Automatisierungsaufgaben: Das Engineering kompletter Maschinen kann in einer Oberfläche erfolgen. Dies macht sich in der Projektierungsgeschwindigkeit sowie in der Software-Qualität bemerkbar und bedeutet bares Geld für die Automatisierer.

Zu den technischen Aspekten kommen wirtschaftliche: Die Preisstruktur von IT-Werkzeugen unterscheidet sich teilweise erheblich von der in der Automatisierung. In der IT arbeiten oft vergleichsweise wenige spezialisierte Software-Entwickler an Produkten für viele Endanwender. Somit fällt der Preis für das Endprodukt mehr ins Gewicht als der Preis für die Entwicklungsumgebung. Auch wenn es zahlreiche Open-Source-Softwaretools gibt, investieren Unternehmen in die Ausstattung von Entwicklerarbeitsplätzen zusammen mit Zusatzoptionen bis zu fünfstellige Eurobeträge.

Mit Codesys hat sich in der Automatisierung ein Geschäftsmodell etabliert, das allen Anwendern die kostenlose Nutzung der Entwicklungsumgebung ermöglicht. Die Weiterentwicklung wird durch Lizenzgebühren für jedes projektierbare Automatisierungsgerät finanziert und somit von der Zahl der Nutzer entkoppelt.

Über den Tellerrand blicken

Auch wenn es sich immer um die Entwicklung von Software handelt: In der IT-Welt und der industriellen Automatisierungstechnik herrschen unterschiedliche Anforderungen. Die Ausprägung der Software-Werkzeuge für die Programmierer in der Industrie ist sinnvoll, um deren spezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Genauso ist es jedoch für Automatisierer sinnvoll, den Blick zur IT-Welt offen zu halten und von deren Entwicklungen zu profitieren.

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