Echtzeitfähige Linux-Systeme auf Industrie-PCs eröffnen neue Spielräume: zeitkritische Steuerungen auf stabiler Basis, präzise Zyklen, flexible Modularisierung von Anwendungen und paralleler Betrieb mehrerer Funktionen auf einem System. In Kombination mit containerisierten Edge-Diensten entstehen neue Möglichkeiten und zusätzliche Funktionen können freigeschaltet werden. Von lokalen APIs bis hin zu virtueller Steuerungstechnik.
Was ist eine PLC?
PLC sind programmable Logic Controller und bilden das «Gehirn» einer Maschine, Anlage oder einem Gebäude. Der Controller liest Signale von verschiedenen Sensoren, entscheidet anhand eines Programms, was passieren soll und steuert dann beispielsweise Aktoren an. Dazu nutzt man analoge oder digitale Signale oder verschiedene Kommunikationsverbindungen über ein Bussystem. PLC’s arbeiten mit kurzen Zyklen im Millisekunden-Bereich, damit kann die Anlage verlässlich und genau funktionieren. PLC’s kommen oft in Maschinensteuerungen und Robotik-Anwendungen zum Einsatz, jedoch auch für Automationslösungen im Bereich Energiemanagement, Heizung, Lüftung, Elektromobilität oder anderen SmartHome-Anwendungen.
(PLC auf deutsch: speicherprogrammierbare Steuerungen, SPS)
Warum Linux:
Linux ist flexibel, offen und weit verbreitet. Das Open Source-Betriebssystem kann auf kleinen embedded-Geräte oder auch auf leistungsstarken Industrie-PC’s genutzt werden. Die vielen verschiedenen Versionen (Distributionen) von Linux sind öfters im Einsatz, als man denkt. Zum Beispiel in Routern, Fernsehern und Autos, sowie die Basis für Android-Smartphones. Softwareentwicklern auf der ganzen Welt entwickeln das modular aufgebaute Betriebssystem weiter.
Was sind Container?
Bei der Containerisierung handelt es sich um Softwarecode, welcher zusammen mit allen zugehörigen Komponenten wie Bibliotheken und Einstellungen paketiert werden. Diese Technologie ermöglicht es, das Verhalten und die Funktionen beizubehalten, wenn ein Container verschoben wird. (z.B. Private, On-Premise oder Hybrid Cloud)
Vorteile von Linux und Container auf PLCs:
Linux als Betriebssystem von PLCs ermöglicht verlässliche Steuerungszyklen und zeitkritische Aufgaben laufen pünktlich und stabil. Zudem besteht die Möglichkeit parallel dazu mittels Containern IT-nahe Aufgaben wie zum Beispiel Integrationen via APIs, Verarbeitung von Daten oder HMIs flexibel und modular anzuwenden. In der Vergangenheit hat man oft zusätzliche Hardware-Gateways installiert, um verschiedene Protokolle zu nutzen. Dies kann heute teilweise mittels Container umgesetzt werden und damit wird eine ideale Basis gebildet, um Automationsprojekte erfolgreich umzusetzen. Zudem können mit den linuxbasierten Betriebssystemen die Ressourcen optimal genutzt werden.
Ausblick, Trends und Zukunft:
Automationsprojekte mit Linux-Betriebssystemen erhalten mittels Virtualisierungen neue Features und verbreitern das Angebot. Die Vorteile davon fordern jedoch erhöhte IT-Kenntnisse bei den PLC-Programmierer. In Zukunft werden auch mehr Ansätze Richtung virtuellen Logic Controller (vPLC) zur Verfügung stehen und so werden Automationsebene und IT-Anwendungen weiter «verschmelzt». Bei der virtuellen PLC kann die Anwendung beispielsweise in einem Rechenzentrum programmiert und verwaltet werden. Damit können höhere Standards im Bereich der Sicherheit sowie Redundanz erreicht werden.
In aller Munde sind KI-Technologien und Chat-Agenten – auch in der industriellen Automatisierung wird das mehr und mehr ein Thema. Dazu können Agenten in der Entwicklungsumgebung integriert werden um beispielsweise Code schneller und intuitiver zu erstellen oder I/O-Module zu konfigurieren.
Abkürzungen:
- PLC – Programmable Logic Controller
- SPS – speicherprogrammierbare Steuerungen
- HMI – Human Machine Interface
- API – Application Programming Interface
Links:
Linux®-basierte Echtzeitsteuerung | Beckhoff Schweiz (Deutsch)
Edge Device | Beckhoff Schweiz (Deutsch)
SIMATIC IPC BX-21A – Siemens Global
DistroWatch.com: Put the fun back into computing. Use Linux, BSD.
