Offene Entwicklungsumgebungen eröffnen neue Wege in der industriellen Automatisierung

Hochflexibel und sicher

Um angesichts immer schneller wechselnder Bedarfe in der Produktion wettbewerbsfähig zu bleiben, führt kein Weg mehr am Aufbau hochflexibler, vollvernetzter Prozesslandschaften vorbei. Das stellt hohe Anforderungen an die Applikationsingenieure: Sie sollen in immer kürzeren Entwicklungszyklen immer komplexere Anwendungen realisieren und dabei auch den zunehmend strengeren Sicherheitsvorschriften gerecht werden. Abhilfe verspricht der Einsatz plattformunabhängiger Entwicklungsumgebungen.
 Immer komplexere Anwendungen müssen in immer kürzeren Entwicklungszyklen unter Einhaltung zunehmend strenger Sicherheitsanforderungen umgesetzt werden. Moderne Software-Tools helfen 
Applikationsingenieuren dabei.
Immer komplexere Anwendungen müssen in immer kürzeren Entwicklungszyklen unter Einhaltung zunehmend strenger Sicherheitsanforderungen umgesetzt werden. Moderne Software-Tools helfen Applikationsingenieuren dabei.Bild: ©Nataliehora/Freepik.com

Komponentenmangel, schwankende Nachfrage, Sonderanfertigungen: Dynamische Veränderungen in der Produktion stellen die Industrie derzeit vor große Herausforderungen. Zugleich müssen sich Hersteller zunehmend mit der Thematik befassen, wie die eigene Produktion in Zeiten eines wachsenden Kostendrucks, steigender Sicherheitsanforderungen und immer kürzerer Innovationszyklen wettbewerbsfähig bleiben kann. Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, führt kein Weg mehr am Aufbau hochflexibler, vollvernetzter Prozesslandschaften vorbei. Wo gegenwärtig oft noch immer starre, proprietäre und zentralisierte Steuerungsinseln dominieren, sollen somit künftig extrem anpassungsfähige Produktionssysteme entstehen, innerhalb derer alle Geräte, Maschinen und Systeme in Form eines kontinuierlichen Informationsaustauschs intelligent miteinander kommunizieren. Vor diesem Hintergrund wird ein erfolgreiches Applikationsengineering heute mehr denn je zur industriellen Schlüsseldisziplin. Doch auf diese Aufgabe sind bei weitem nicht alle Betriebe optimal vorbereitet: Tatsächlich fehlt es infolge des eklatanten Fachkräftemangels in der Branche an Softwareexperten, die entsprechende Qualifikationen vorweisen können. Zudem geraten die wenigen hochqualifizierten Applikationsingenieure oft unter einen enormen Zeit- und Leistungsdruck, müssen sie doch in immer kürzeren Entwicklungszyklen immer komplexere Anwendungen umsetzen – stets unter Einhaltung zunehmend strenger Sicherheitsanforderungen.

Um unter diesen erschwerten Rahmenbedingungen ein erfolgreiches Applikationsengineering zu gewährleisten, werden offene, plattformunabhängige Entwicklungsumgebungen benötigt. Diese sollten idealerweise sowohl Programmierexperten als auch Technikern ohne tiefere Programmierkenntnisse die Umsetzung hochflexibler Automatisierungslösungen ermöglichen und dabei auch den stetig steigenden Sicherheitsanforderungen gerecht werden.

Ein Beispiel für ein Lösungspaket, das diesen Herausforderungen gerecht wird, bietet der Engineering-Spezialist Neuron Automation. Das mittelständische Unternehmen stellt ein Portfolio leistungsfähiger Programmiertools für eine effektive und schnelle Steuerungsprogrammierung bereit, das die Entwicklung für jeden Anwendungsfall auf dem Weg hin zur smarten Fabrik effizient unterstützt. Dabei wurde ein gänzlich neues Engineering-Konzept verfolgt: Application- und Safety-Engineering sind von vorneherein systematisch vereint, sodass Sicherheitsfunktionen schnell und einfach entlang der eigentlichen Anwendungen programmiert werden können – die bislang übliche Trennung zwischen sicheren und nichtsicheren Anwendungen wird somit aufgehoben.

Das Konzept basiert auf skalierbaren und integrationsfreundlichen Laufzeitsystemen, die vom Mikrocontroller bis zum Mehrkern-Industrie-PC alle entscheidenden Steuerungsplattformen abdecken. Für die Umsetzung von Safety-Lösungen sind lediglich den Standards entsprechende Hardwarevorkehrungen – z.B. eine 2-kanalige Prozessorarchitektur – nötig. Programmiert werden alle Laufzeitsysteme über das modular aufgebaute, flexibel erweiterbare Programmiertool logi.CAD 3. Es läuft auf allen marktüblichen Windows-Betriebssystemen und steht darüber hinaus auch als Cloud-Version mit GIT-Schnittstelle zur Verfügung (logi.CLOUD), was Entwicklern eine ortsunabhängige Zusammenarbeit in globalen Teams ermöglicht. Unterstützt wird ein Applikationsengineering in allen relevanten IEC61131-3 Standardsprachen (SFC, ST, FBD, LD), aber auch in C und C++ sowie weiteren IT-Sprachen.

Für die parallele Programmierung der Sicherheits- und Anwendungsfunktionen ist in logi.CAD 3 eine vorzertifizierte Safety-Toolchain integiert, die das Engineering von Safety-Funktionen bis zu Level SIL3 nach IEC61508, PLe nach ISO13849 und ASIL C nach ISO26262 unterstützt. Zentrale Bestandteile dieser Toolchain sind eine statische Code-Analyse sowie ein zweistufiger Testmanager, mit dem entwickelte Safety-Funktionsbausteine erst in einer Simulationsumgebung (‚Software-in-the-loop‘) und dann in der eigentlichen Zielumgebung (‚Processor-in-the-loop“‚ getestet und nach bestandenem Testlauf freigegeben werden. Über die Programmiersprachen FBD, SFC und ST werden die Bausteine implementiert und in Safety-Bibliotheken zur Verfügung gestellt. Eine solche hauseigene Bibliothek ermöglicht dann auch Maschinen- und Anlagentechnikern ohne vertiefte Programmierkenntnisse ein effektives Engineering.

Mit dem webbasierten Simple-Application-Engineering-Tool logi.SAFE setzt Neuron Automation noch einen weiteren Schritt in Richtung Einfachheit. Anwender können über eine intuitiv bedienbare grafische Benutzeroberfläche auf die einzelnen Softwarebausteine zugreifen und durch einfache Verknüpfungen die nötigen Sicherheitsfunktionen realisieren. Die Spezialisten können sich damit voll auf die Programmierung fokussieren, die praxisorientierten Techniker übernehmen die Finalisierung der Anwendungen. Neben den hauseigenen Safety-Bibliotheken können Anwender auch auf eine wachsende Auswahl qualifizierter Online-Standardbibliotheken zugreifen, die validierte Softwarebausteine für eine Vielzahl industrietypischer Safety-Funktionalitäten bieten.

Mit der plattformunabhängigen Engineering-Umgebung haben Hersteller und Anwender somit letztlich die Werkzeuge zur Hand, die sie zur Umsetzung hocheffizienter und zukunftsweisender Automatisierungslösungen benötigen. Durch die nahtlose Verbindung von Application- und Safety-Engineering wird sichergestellt, dass der Zuwachs an Flexibilität in der Produktion nicht mit Abstrichen in puncto Sicherheit einhergeht. Somit ist jederzeit ein effektiver Schutz von Mensch, Maschine und Umwelt gewährleistet. Zugleich ermöglicht die Lösung ein arbeitsteiliges Engineering, wodurch weniger personelle Ressourcen gebunden werden – angesichts des weltweiten Fachkräftemangels ein klarer Vorteil und ein weiteres Besipiel von ‚Engineering done smart‘.

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