Soft-SPS in Verbindung mit Linux
Bild 03: Linux und Simatic S7-1500 Software Controller mit virtueller Schnittstelle. (Quelle: Siemens AG, Hochschule Ravensburg-Weingarten; Grafik: etz)
Das technische Konzept des Hypervisors ermöglicht auch andere Gast-Systeme, als Windows. Um parallel zur Software-SPS ein Linux-Betriebssystem zu betreiben, gibt es verschiedene Gründe:
Zugeschnittenes Betriebssystem mit notwendigen Komponenten, sodass die Verhaltensweise beeinflussbar ist (Echtzeitfähigkeit zum Beispiel mit RT-Preempt-Patch oder geringere Hardwareanforderungen für das Betriebssystem zum Beispiel ohne grafische Oberfläche).
Long-Time-Support-Versionen verfügbar (viele Jahre identisches Betriebssystem).
Innovative Technologien gibt es teilweise zuerst auf Linux (Robot-Operating-System (ROS), Docker oder AWS Greengrass).
Sicherheitsaspekte (relativ wenige Schadsoftware, Härtung des Betriebssystems möglich).
Die aufgeführten, vielfältigen Anforderungen schließen aus, eine spezifische Linux-Version für die Software-SPS vorzu- geben. Dem Anwender muss es möglich sein, seine optimale Linux-Variante zu nutzen. Das bringt Herausforderungen für das Konzept von Hypervisor und Software-SPS mit sich, die gelöst werden müssen:
Installation von Linux im freien Gast ohne Rückwirkung auf SPS-Funktion.
Interaktion von Linux-Seite mit SPS (Starten, Stoppen, Diagnose).
Interne Kommunikation zwischen beiden Gästen.
Um diese Forderungen erfüllen zu können, gibt es für den Simatic ET 200SP Open Controller PC2 eine Konfiguration, in der neben dem S7-1500-Software-Controller (Standard und Failsafe) ein freier Gast „Ready4Linux“ angeboten wird. In diesen Gast kann der Anwender seine passende Linux-Version installieren (Bild 3).
Zusätzlich stehen eine Reihe von Tools und Treibern zur Verfügung, die man unter Linux als Paket bzw. als Source über „make“ installieren kann. Diese Komponenten stellen Funktionen zur Verfügung, die für Automatisierungsprojekte notwendig sind:
SPS-Kontroll-Werkzeug (Starten, Stoppen, Diagnose der SPS)
Virtuelle Ethernet-Schnittstelle (interne Kommunikation zur SPS)
Die virtuelle Ethernet-Schnittstelle ermöglicht die Realisierung von Anwendungen auf der Linux-Seite, die über diese interne Schnittstelle mit der SPS kommunizieren. Als Kommunikation bietet sich entweder Standard-Ethernet (TCP oder UDP) oder OPC UA an – der S7-1500-Software-Controller enthält sowohl einen OPC-UA-Server als auch die OPC-UA-Client-Funktionalität (ab Firmware V2.6). Außerdem kann die interne virtuelle Schnittstelle mit Linux-Bordmitteln nach außen bereitgestellt werden (z. B. Bridging). Damit ist der S7-1500-Software-Controller von externen Partnern sowohl über die Profinet-Schnittstellender SPS als auch über die Ethernet-Schnittstellen des Linux erreichbar.