Simulations-Interface reduziert Aufwand und Fehleranfälligkeit

In Codesys gibt es ab sofort eine deutlich einfachere Möglichkeit: das Simulations-Interface. Dahinter steckt ein Add-on, das sich nahtlos ins Codesys-Development-System integriert. Wird die Simulation gewünscht und per Mausklick aktiviert, so übersetzt Codesys die Applikation ohne Feldbuszugriff und veröffentlicht die E/A-Signale stattdessen über OPC UA PubSub (Bild 2). Gleichzeitig wird implizit eine Applikation für einen Codesys-OPC-UA-Server erzeugt, um in dessen Informationsmodell die Schnittstelle zu den E/A-Signalen zu beschreiben (Bild 3). Simulationstools scannen dieses Informationsmodell und bauen daraus die PubSub-Kommunikation auf. Die weitergeleiteten E/A-Signale werden den Signalen der Simulation zugeordnet (Bild 4). Somit steuert die SPS über die umgeleiteten E/A mit der realen SPS-Applikation die physikalischen Modelle, die dann auch entsprechende Rückmeldungen liefern. Deaktiviert man das Simulationsinterface wieder, dann entfällt der implizite Code, und die Applikation wird wie gewohnt erzeugt. Die risikobehaftete Handarbeit erledigt das Tool automatisch und risikofrei, die eigentliche SPS-Applikation bleibt vollkommen unberührt.

OPC UA PubSub als Kommunikationsschnittstelle

Warum ausgerechnet OPC UA PubSub als Kommunikationsschnittstelle? Zwar gibt es bereits gängige Schnittstellen zu Simulationstools. Gemeinsam haben sie, dass sie nicht allgemeingültig, sondern spezifisch für Hersteller von Steuerungssystemen sind. Bei einer herstellerübergreifenden Plattform wie Codesys wird mit OPC UA ein Standard verwendet, der für Industrie-4.0-Anwendungen ohnehin gesetzt ist (Bild 5). Darüber hinaus ist PubSub so schlank, dass es nur sehr wenig Overhead auf der Steuerung und dem Simulationstool erfordert.

Aufseiten der Steuerung kann die Applikationsentwicklung sofort auf dem geplanten Zielsystem beginnen. Alternativ kann die SPS-Applikation für die Simulation natürlich auch auf anderen Plattformen ausgeführt werden, z. B. von einer SoftSPS für Windows oder Linux. Gegebenenfalls ändert sich damit das Echtzeitverhalten bei der Ausführung. Ob die Simulation im gleichen Takt wie bei der späteren Maschine oder Anlage erfolgt oder beschleunigt beziehungsweise verlangsamt ausgeführt wird – beides lässt sich künftig recht einfach konfigurieren. Die SPS-Applikation selbst wird in jedem Fall kompiliert ausgeführt. Auch ist die Anbindung an die Simulation für jedes Feldbussystem möglich, da die Daten über das Prozessabbild der Steuerung gelesen beziehungsweise geschrieben werden. Nicht-zyklische Nachrichten und Fehlerbilder des Feldbussystems werden in der Simulation zunächst nicht berücksichtigt.

Ausblick

Das Codesys-SimulationsInterface wurde im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Forschungsprojekts sdm4fzi erforscht, spezifiziert und in einen Produktrahmen gepackt [2]. Die virtuelle Inbetriebnahme der Steuerung ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum gesteckten Ziel der Forscher, so viel wie möglich zu virtualisieren und Produktions- und Softwareänderungen in kürzeren Takten flexibel, schnell und sicher in den Shopfloor auszurollen.

Das Codesys-Simulations-Interface ist Bestandteil des Bundles der Codesys Professional Developer Edition. Wer also bereits ein Abonnement dieses Bundles nutzt, z. B. zur Anbindung an das Versionsverwaltungssystem Git oder zur statischen Codeanalyse, kann ab sofort die Anbindung an Simulationstools nutzen.

Literatur

1. Codesys GmbH, Kempten: www.codesys.com 
2. Universität Stuttgart: Software-defined Manufacturing für die Fahrzeug- und Zulieferindustrie: www.sdm4fzi.de