Für einen effizienten Engineering-Workflow ist es wünschenswert, dass sich der Anwender eine genau auf seine Applikationsanforderungen angepasste Entwicklungsumgebung zusammenstellen kann. Um die verschiedenen Automatisierungskonzepte der industriellen Bereiche effizient und zukunftssicher realisieren zu können, hat Phoenix Contact vor mehr als fünf Jahren das offene, Linux-basierte Ecosystem PLCnext Technology entwickelt. Unterschiedliche Schnittstellen und Services erlauben hier den Datenaustausch zwischen Anwendungen, die außerhalb des Echtzeitkontextes ausgeführt werden, mit der PLCnext Runtime. Sie kontrolliert die zeitkritischen Bestandteile der Applikation. Python- und Node-Red-Programme kommunizieren zum Beispiel über OPC UA oder MQTT. Werden externe HMI-Visualisierungen erstellt, kann der Anwender das Rest-Interface zur Datenweiterleitung einsetzen. Beim Applikationsteil mit Echtzeitanforderungen ist er nicht auf die bewährten Programmiersprachen der IEC 61131-3 beschränkt. Denn PLCnext Technology ermöglicht es den Anwendungsentwicklern, das für ihre Aufgabenstellung am besten geeignete Werkzeug zu verwenden.
Ist der Nutzer bei der reinen Logik einer Anlagensteuerung mit IEC-Code gut aufgestellt, lassen sich komplexere Algorithmen oftmals einfacher in Hochsprache – etwa C++ oder C# – generieren. Für komplexe regelungstechnische Aufgaben bietet es sich häufig an, den Code mittels einer modellbasierten Entwicklung in Matlab Simulink zu erzeugen. Für jede Thematik gibt es also ein passendes Tool. Meist spielen auch persönliche Vorlieben oder Qualifikationen eine entscheidende Rolle, wenn es um die Auswahl der Entwicklungsumgebung geht. Mit PLCnext Technology schafft Phoenix Contact hier ein hohes Maß an Freiheit. Für die oben genannten Programmiersprachen liegen Toolchains vor, die ausführbaren Code für die PLCnext-Steuerungen erstellen. Handelt es sich um beliebte Werkzeuge wie Eclipse oder Visual Studio, werden entsprechende Add-ins oder Extensions installiert, die komfortable Projektvorlagen bereitstellen. Über ein Command Line Interface können die Nutzer ebenfalls in jeder anderen Entwicklungsumgebung arbeiten.
Verbindung der einzelnen Gewerke
Für jede Teilaufgabe eines Projekts eröffnet das Ecosystem somit einen effizienten Weg zur Anwendungsentwicklung. Doch wie werden die verschiedenen Gewerke zu einer funktionalen Einheit verbunden? Die zentrale Komponente zur Projektgenerierung im Ecosystem PLCnext Technology stellt PLCnext Engineer dar. Dort werden die eingesetzten Hardwarekomponenten konfiguriert und parametriert, das IEC-Programm erzeugt, die Taskkonfiguration durchgeführt sowie die erzeugten Programme instanziiert. Das Einbinden von Komponenten, die in anderen Entwicklungsumgebungen erstellt worden sind, erfolgt mit Hilfe von Bibliotheken, die von den bereits erwähnten Toolchains generiert werden.
Die Handhabung ist dabei exakt die gleiche wie bei der Verwendung von Bibliotheken, welche direkt in PLCnext Engineer geschaffen oder beispielsweise von Phoenix Contact über den digitalen Marktplatz PLCnext Store zur Verfügung gestellt wurden. Sie lassen sich einfach im PLCnext Engineer-Projekt referenzieren. Die erzeugten Bibliotheken enthalten entweder Programme oder Funktionsbausteine. Wie vom IEC-Code bekannt, können Funktionsbausteine innerhalb von Programmen aufgerufen werden und tauschen ihre Daten über Ein- und Ausgangsparameter aus. Programme lassen sich einer Task im Execution and Synchronization Manager (ESM) der PLCnext Technology zuordnen und gemäß den Taskeinstellungen ausführen.
Der Datenaustausch von Programmen mit den I/O-Modulen oder weiteren Programmen geschieht über sogenannte Ports. Bei den Ports handelt es sich um einen Mechanismus, der sicherstellt, dass die Daten dem jeweiligen Programm mittels des Global Data Space (GDS) tasksynchron und konsistent bereitstehen. Eingangsdaten werden zu Beginn der jeweiligen Task über IN-Ports eingelesen, Ausgangsdaten am Ende der Task über OUT-Ports in den zugehörigen Puffer im GDS geschrieben. Die Verknüpfung von IN- und OUT-Ports erfolgt einfach über einen tabellarischen Editor in PLCnext Engineer.
Erweiterung der Toolbox
Der Download der Konfiguration und aller Programmteile auf die Steuerung geht gesammelt aus PLC Engineer vonstatten. Die anschließende Inbetriebnahme wird durch weitreichende Debug-Funktionen unterstützt. Auf diese Weise lassen sich sogar Werte innerhalb von Simulink-Modellen online beobachten und aufzeichnen. Sollen die Modelle selbst online wie offline in der Engineering-Umgebung angezeigt werden, ist das Add-in Viewer for Simulink per Lizenz freizuschalten.
Visualisierungen kann der Anwender mit den integrierten HMI-Editoren erstellen. Bei standardisierten Anwendungen lassen sich die Visualisierungen mit Hilfe des Add-ins HMI Generator automatisch generieren. Dazu wird einmalig eine xml-basierte Konfigurationsdatei erzeugt, welche die anzufertigenden Visualisierungsseiten und -symbole definiert. Anhand der instanziierten Programme und Funktionsbausteine erstellt PLCnext Engineer die Visualisierung dann selbständig. So muss im Seriengeschäft anstelle einer wiederkehrenden Generierung einer projektspezifischen Visualisierung nur eine einzige Datei erzeugt werden, die sich in jedem Projekt erneut nutzen lässt.
Ist in dem Projekt funktionale Sicherheit erforderlich, hat der Anwender entweder eine hoch performante Sicherheitssteuerung – zum Beispiel den Remote Field Controller RFC 4072S – zu projektieren. Alternativ setzt er eine Steuerung aus der Produktfamilie Axioline F ein, die um die neue linksanreihbare Sicherheitssteuerung AXC F XT SPLC 1000 erweitert wird. Die Entwicklungsumgebung zur Erstellung des Sicherheitsprogramms wurde direkt in PLCnext Engineer eingebunden, wobei ein integriertes User Management lediglich berechtigten Usern das Editieren erlaubt. Nachladbare C-Funktionen können den Funktionsumfang der Sicherheitssteuerung um anwendungsspezifische Funktionen ergänzen. Zu diesem Zweck bietet Phoenix Contact das Add-in Safe C, das Codevorlagen generiert sowie die Einbindung der erzeugten Bausteine ermöglicht.
In PLCnext Engineer lassen sich die Komponenten aus verschiedenen Entwicklungsumgebungen zu einer synchronen Einheit verbinden und auf eine PLCnext Control herunterladen. – Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH 
Vielfältige Schnittstellen und Services ermöglichen für jede Teilaufgabe eines Projekts die Auswahl des am besten geeigneten Tools. – Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH 
PLCnext Engineer ist die zentrale Komponente zur Projekterstellung, deren Funktionsumfang sich individuell an die Bedürfnisse des Anwenders anpassen lässt – Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH
Fazit
Bei PLCnext Technology handelt es sich um ein offenes, flexibles Automatisierungssystem, das sich aufgrund der Vielzahl angebotener Schnittstellen sehr gut an die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsgebiete anpassen lässt. Die zugehörige Engineering-Umgebung PLCnext Engineer führt sämtliche Teilbereiche eines Projekts zentral zusammen. Das Tool kann zudem individuell um die jeweils notwendigen Bibliotheken, Apps oder Schnittstellen erweitert werden. Jeder Nutzer konfiguriert sich also seine maßgeschneiderte Engineering-Umgebung – und das zukunftssicher.
