Bild 01: Das Betriebssystem U-OS von Weidmüller kann individuell auf die Nutzerbedürfnisse zugeschnitten werden (Quelle: Weidmüller)
Seit Jahrzehnten herrschen in der Operational Technology (OT) proprietäre Technologien, Schnittstellen und Protokollen vor. In der Ethernet-basierten IT hingegen wird Offenheit schon lange gelebt. Durch die ausreichende Rechenperformance, die heutige Steuerungssysteme mitbringen, können diese neben der Automatisierung auch eine Kommunikation in die IT-Ebene gewährleisten und damit die Automatisierungstechnik nahtlos mit IT-Systemen verbinden. Mit seinem neuen offenen Automatisierungsbetriebssystem bietet Weidmüller [1] die optimale Plattform, um Funktionalitäten aus der IT auch in der OT zu nutzen.
Antworten auf die Anwenderwünsche
Das Betriebssystem U-OS ist Teil der Automatisierungsplattform U-Mation, die Weidmüller 2014 vorgestellt hatte. Es wurde speziell auf die aktuellen Wünsche von Anwenderseite zugeschnitten (Bild 1). Beispielsweise fordern immer mehr Anwender den Einsatz von Open-Source-Software sowie die Verknüpfung zu ihrer Steuerungsapplikation, die auf Basis der IEC 61131-3 erstellt wurde. Denn so können Sensordaten eingesammelt und über die Automatisierung hinausverarbeitetwerden. Zudembestehtder Wunsch, dass eine SPS oder eine zusätzliche Edge-Ebene mit der IT-Welt kommunizieren kann. Dazu ist eine entsprechende Plattform sowie Infrastruktur erforderlich, um das Beste aus beiden Welten nutzen zu können.
Offenheit ist deshalb eines der Hauptmerkmale von U-OS. Im Kern ist es eine Zusammenstellung von Open-Source-Technologien beziehungsweise De-facto-Standards. Bei der Auswahl der Technologieblöcke galt als Maxime, die Unabhängigkeit der Anwender zu wahren. Als Laufzeitsystem kann zum Beispiel native Codesys innerhalb von U-OS eingesetzt werden. Die IEC-61131-3-basierte Software bietet dem Anwender Flexibilität und ist im Gegensatz zu OEM-Varianten vollständig hardwareunabhängig. Das ist eine weitere Verbesserung zu mehr Unabhängigkeit und erleichtert die Möglichkeit, eine Second Source aufzubauen. Die Weidmüller-eigene Automatisierungssoftware können Anwender auch zukünftig alternativ oder parallel zu Codesys auf der Steuerung verwenden. Sie zeichnet sich durch die Web-basierte Installation auf dem Controller und das einfache Integrieren von Applikationen ohne umfangreiche Programmierkenntnisse und PC-Software aus.
Neue IIoT-Steuerungsserie
Zeitgleich mit U-OS hat Weidmüller Ende 2022 die neue U-Control-M-Steuerungsreihe präsentiert. Bei dieser können unterschiedliche Laufzeitsysteme auf den verschiedenen Rechnerkernen installiert werden. Erweiterbar sind die U-Control M3000 oder M4000 durch die Ankopplung von Funktionsmodulen.
Beide Plattformen sind Steuerung und Edge-System in einem (Bild 2). Das spart Platz und ermöglicht eine effiziente Datenvorverarbeitung sowie eine präzise Steuerung direkt an der Maschine. Die U-Control M3000 erfüllt mit zwei CPU-Kernen bereits alle Standardanforderungen. Die U-Control M4000 bietet zwei zusätzliche CPU-Kerne, vier Ethernet-Schnittstellen sowie mehr RAM-, NV-RAM- und Flash-Speicher für komplexes Edge-Computing in der Automatisierung.
Ihre hohe Leistungsfähigkeit in Verbindung mit der Mehrkern-Prozessortechnologie macht die neuen Steuerungen flexibel unter Linux einsetzbar. Linux als offener Standard eignet sich ideal für U-OS, weil es wichtige Eigenschaften für den Einsatz im Automatisierungsumfeld und IIoT-Kontext vereint. Dazu ist die Echtzeitfähigkeit von Linux vollständig in den Kernel integriert, sodass sich auf Basis moderner CPU-Systeme Steuerungsanwendungen mit Zykluszeiten von 1 ms realisieren lassen. In Verbindung mit dem Ethernet-basierten Echtzeitprotokoll OPC UA FX kann zukünftig eine offene, unabhängige und Realtime-fähige OT realisiert werden.
Dem Offenheits gedanken folgend, sind zukünftig zudem andere Hardwareplattformen denkbar: Anwender werden U-OS auch auf Fremdsystemen einsetzen, beziehungsweise ihre eigene Firmware auf Basis von U-OS bauen können. Diese Umsetzung ist zu einem späteren Zeitpunkt angedacht – auch und vor allem in Abhängigkeit vom Kunden feedback.