Die IEC-61499

Auf dem Weg in die Anwendung

Die Steuerungstechnik ist geprägt von einer Vielzahl an konkurrierenden, proprietären Produkten. Obwohl sich in den letzten 15 Jahren der Standard IEC 61131-3 zur einheitlichen Programmierung von Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen) durchgesetzt hat, ist er mittlerweile in die Jahre gekommen. Viele aktuell notwendigen Funktionen, wie eine Architektur für verteilte Steuerungssysteme, ereignisgesteuerte Abarbeitung von Applikationen oder die direkte Interaktion mit überlagerten Systemen – um nur einige Beispiele zu nennen – bleiben für den Anwender ungelöst. Die IEC hat daher im Jahr 2005 den Standard IEC 61499 veröffentlicht. Dieser nimmt sich der Defizite der IEC 61131-3 an und definiert eine verteilte und ereignisbasierte Architektur, die Portabilität (Austausch von Steuerungsprojekten unterschiedlicher Tools), Interoperabilität (Kommunikation und Interaktion verschiedener Steuerungs- und Feldgeräte untereinander) und Konfigurierbarkeit (Steuerungs- und Feldgeräte mit einheitlicher Konfigurationsschnittstelle) ermöglichen soll.

Speziell was das Thema Portabilität betrifft, hat auch die PLCopen mit der Definition eines XML-Formats für die Elemente der IEC 61131-3 in jüngster Zeit einen großen Fortschritt erzielt. Allerdings differenzieren sich die Hersteller durch die Erweiterung ihrer Systeme mit spezifischen – und damit wieder proprietären – Sprachkonstrukten, wodurch sich das Portieren von Steuerungsprogrammen erst recht wieder schwierig gestaltet. Hinsichtlich der beiden anderen Punkte bietet die IEC 61131-3 heute praktisch keine direkten Lösungen; außer durch Implementierung zusätzlicher Methoden, wie etwa der Spezifikationen der OPC-Foundation. Trotz dieser Mankos der IEC 61131-3 ist die IEC 61499 in der automatisierungstechnischen Praxis noch sehr wenig verbreitet. Ergo haben das auf industrielle Forschung und Technologie-Entwicklung spezialisierte Unternehmen Profactor mit Sitz im österreichischen Steyr und das Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik der TU Wien im Sommer 2007 eine gemeinsame Open-Source-Initiative gestartet – genannt 4DIAC (Framework for Distributed Industrial Automation and Control). Ziel dieser Initiative ist die Entwicklung und Bereitstellung einer offenen Referenzimplementierung für verteilte Steuerungssysteme auf Basis der IEC 61499, welche die obigen Forderungen nach Portabilität, Konfigurierbarkeit und Interoperabilität erfüllt. Zudem wird 4DIAC von der O3neida unterstützt, einer internationalen Organisation, die sich der Förderung von Anwendungen mit verteilter Automatisierungstechnik verschrieben hat. Aktuell treibt die 4DIAC-Initiative zwei Projekte voran:

• 4DIAC Runtime Environment (FORTE): eine Laufzeit-Umgebung für IEC-61499-basierte Systeme
• sowie 4DIAC Integrated Development Environment (4DIAC-IDE): ein Engineering-Werkzeug für IEC 61499.

Die Laufzeit-Umgebung

gebung FORTE standen drei Aspekte im Vordergrund: FORTE soll auch für kleine Plattformen wie etwa Mikrocontroller einsetzbar sein, die Implementierung soll Echtzeit-Anforderungen genügen und FORTE soll möglichst plattformunabhängig sein. Die Wahl fiel daher auf eine C++-Implementierung, welche sich auf ein Betriebssystem aufsetzen lässt. Um eine möglichst große Plattform-Unabhängigkeit zu erreichen, wurde der FORTE-Abstraction-Layer eingeführt. Dieser kapselt Zugriffe auf unterlagerte Funktionalitäten von Hardware und Betriebssystem. Derzeit ist eine Portierung der FORTE für die PCBetriebssysteme Windows und Linux und für das Echtzeit-Betriebssystem ThreadX erhältlich. In diversen Industrie- und Forschungsprojekten sind zurzeit auch andere Plattformen im Einsatz. Im Rahmen der Open-Source-Initiative wird es eine Portierung auf das Echtzeit-Betriebsystem eCos geben, welches für viele, vor allem sehr kleine Systeme zur Verfügung steht (zum Beispiel Lego Mindstorms).

• Teil 1: Auf dem Weg in die Anwendung
• Teil 2: Das Engineering-Werkzeug
• Teil 3: Drahtlose Kommunikation

Weiterführende Links:

• Kein Entweder-Oder!
• Pionier in Sachen IEC 61499