Eine Hochsprachenlösung ist durch den hohen Variantenreichtum gekennzeichnet – die eine Ausprägung gibt es nicht. Auf der Basis unterschiedlicher Hardware-Plattformen, Betriebssysteme, Compiler sowie möglicher E/A-Kopplungen gibt es vielfältige Kombinationsmöglichkeiten. Diese bieten dem Anwender ein hohes Potenzial, eine Maschine im Hinblick auf Funktion und Kosten optimal zu automatisieren. Letztlich geht es darum, eine flexible und leistungsfähige Hardware mittels Echtzeit-Betriebssystem sowie mittels flexibler und leistungsfähiger Programmiersprache zu einer anwendungsspezifischen Lösung zu veredeln (Bild 2). Diese Freiheitsgrade haben auch einen Nachteil. Eine Systementscheidung bei Hochsprachensys-temen ist nicht einfach. Bei der Auswahl einer SPS vergleicht der Anwender die technischen Daten wie Rechenleistung, Speicherbedarf und Preis und kann auf dieser Basis entscheiden. Eine Hochsprachenlösung kann hingegen eine Testimplementierung erfordern, denn Aussagen zum Zusammenspiel sowie zur Leistungsfähigkeit der Komponenten sind vorab schwierig. Außerdem muss der Anwender über Spezialwissen in diesem Bereich verfügen. Betrachtet man die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten näher, müssen die einzelnen Bausteine einer Hochsprachenlösung getrennt bewertet werden.
Leistungsfähige Hardware auch für die Zukunft
Voraussetzung ist eine CPU (Central Processing Unit) mit Speicher und Peripherie. Hochsprachenlösungen waren bis vor Kurzem oftmals modulare Lösungen auf Basis einer PC- oder VME-Bus-Plattform. Durch die gestiegene Rechenleistung konnten immer mehr Funktionen in die CPU verlagert werden, dabei entstanden leistungsfähige Lösungen für die Hutschiene. Die dort eingesetzten Embedded-CPUs integrieren inzwischen zahlreiche Anforderungen aus der Automatisierungstechnik, darunter den lüfterlosen Betrieb. Heute haben sich x86, ARM- oder xScale-basierte Lösungen etabliert, aber die Leistung wird durch neue Prozessor-Familien auch künftig weiter wachsen.
Ethernet öffnet E/A-Peripherie
In der Anfangszeit der PC-Technologie wurde die CPU noch um zahlreiche Einsteckkarten erweitert. Davon ist beim heutigen PC nur noch die Grafikkarte geblieben. Im Automatisierungsumfeld verhält es sich anders. Signal- und Datenerfassungskarten, Frame-Grabber-Karten zur Bildauswertung sowie PC-Karten für die Integration der Feldbussysteme spielen hier eine wichtige Rolle. Jahrzehntelang bildete die ISA-Norm die Schnittstelle, der PCI-Standard folgte später. Auch diese Standards wurden konsequent weiterentwickelt. Aus PCI entwickelte sich der CompactPCI-Standard als Racksystem, Mini-PCI sowie PCI/104 als Aufsteckkarte – um nur die wichtigsten Vertreter zu nennen. Für jede Baugruppe existieren spezifische Treiber. Zur Zeit setzt ein neuer Trend ein: der Ethernet-basierte Datenaustausch. Heute besitzt jede CPU eine Ethernet-Schnittstelle, die von den Betriebssystemen unterstützt wird. Mit der Implementierung von Echtzeit-Ethernet-Protokollen – wie Profinet-IO – wird sich dieser Trend noch verstärken (Bild 3).
Betriebssysteme und Compiler millionenfach im Einsatz
Erst die Betriebssysteme ermöglichen den Zugriff auf die Hardware. Betriebssysteme waren und sind genauso vielfältig und schnelllebig wie die Hardware selbst. In der Automatisierungstechnik sind die Unterstützung der Hardware sowie eine gute Echtzeitfähigkeit wichtige Voraussetzungen bei Betriebssystemen. Andere Parameter wie Speicherbedarf sind eher zweitrangig. Daher dominieren heute die Standard-Betriebssysteme aus der IT Welt: Linux und Windows XP, aber auch QNX, VxWorks sowie Windows CE für kleinere Systeme. Viele andere Betriebssysteme halten sich fast nur noch in Nischen. Für die Hochsprachen-Compiler gilt das gleiche wie für Betriebssysteme. In den letzten Jahrzehnten kamen und gingen viele Programmiersprachen. Fortran und Pascal kennt heute kaum noch jemand. Zunächst setzte ein Trend zu objektorientierten Sprachen ein: Visual Basic, Delphi, C+, C++, C# und Java sind auch heute noch zu finden. Die zugehörigen Compiler werden weltweit von Millionen Programmierern genutzt und sind dementsprechend gut ausgereift.
