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Steuerungs-Engineering: Die Migration von der IEC 61131 zur IEC 61499

Beim Entwurf von Steuerungslösungen stellt sich immer öfter die Frage: Weiter auf die bewährte IEC 61131 setzen oder auf die Nachfolgenorm IEC 61499 umsteigen? Dass dies keine Entweder-oder-Frage sein muss, zeigt das Beispiel einer effizienten Migrationslösung.

nxtControl, Steuerungslösungen Bildquelle: © nxtControl

Die IEC 61131 ist seit langem bewährt und heute vielfach die erste Wahl bei der Steuerungsprogrammierung. Und dies, obwohl mit der offiziellen Veröffentlichung der IEC 61499 seit 2005 die „Nachfolgenorm“ in den Startlöchern steht. Letztere baut bekanntlich auf der IEC 61131 auf und nutzt auch deren Programmiersprachen. Der Unterschied: Während die IEC 61131 ihre Stärken bei zentralen Steuerungskonzepten ausspielen kann, punktet die IEC 61499, wenn es um verteilte Steuerungslandschaften geht. Der zweite Punkt ist das Abarbeitungsmodell der Algorithmen: Die IEC 61131 arbeitet zyklisch, die IEC 61499 event-gesteuert oder mit zyklischen Events.

Speziell die eventgetriebene Steuerung macht die Verteilung beziehungsweise die damit zwangsläufig erforderliche Synchronisierung von Daten und deren Verarbeitung überhaupt erst möglich. Dazu werden Events und Daten über Baustein-Interfaces (Event-Daten-Interface) assoziiert, damit das Laufzeit­sys­tem die Übernahme der Daten und die Ausführung von Algorithmen mit konsistenten Daten garantieren kann. Bei der IEC 61131 hingegen verhindert die fehlende Synchronisation zwischen Datenübernahme und Programmausfüh­rung eine automatische Verteilung. Hier muss manuell programmiert werden.

Obwohl die IEC 61499 demnach eine sinnvolle Weiterentwicklung der IEC 61131 hinsichtlich Verteilung darstellt, ist sie anfangs von kaum einem Hersteller aufgegriffen worden und somit auch nicht bei den Anwendern angekommen. An der Technik kann dies nicht liegen. Vielmehr sind die Gründe wohl eher in einem Informationsdefizit zu suchen beziehungsweise in dem Umstand, dass sich mit gut eingeführten Produkten mehr und einfacher Geld verdienen lässt, als mit neuartigen Lösungen. Nicht zu vergessen ist darüber hinaus, dass man für Neues die eigene Komfortzone verlassen muss – was mitunter schmerzhaft ist, aber durchaus lohnen kann!

Um die Vorteile und technischen Details der Steuerungsnormen besser zu verstehen, sei zunächst ein Überblick über die Anforderungen effizienten Engineerings erlaubt. Ganz oben auf der Liste steht eine weitgehende Integration verschiedener Aufgaben, die ein Projektingenieur zu lösen hat:

Steuerungslogik programmieren, Visualisierung beziehungsweise Leitsystem erstellen oder anbinden, Feldgeräte integrieren sowie Steuerungen und Feldgeräte konfigurieren. Im Anschluss daran ist die Anlage zu testen, zu simulieren und in Betrieb zu nehmen. Oft kommen weitere Aufgaben hinzu – etwa die Integration von Kon­struktionsinformationen aus anderen Systemen oder die Bereitstellung von Daten für übergeordnete Systeme, zum Beispiel für das Energiemanagement.

Gleich danach wird mehr Flexibilität gefordert. Zum Beispiel bei der Unabhängigkeit der Software-Applikation von der eingesetzten Hardware; ein Thema, das besonders häufig von Maschinenbauern kommt. Sie verkaufen ihre Maschinen und Anlagen weltweit und sind deshalb oft mit Komponenten unterschiedlicher Steuerungshersteller konfrontiert. Dabei steigt aber die Komplexität, die entstehenden Lösungen sind arbeitsintensiv und erfordern nicht zuletzt entsprechendes Know-how seitens des Maschinenbauers.

Wie begegnet man nun diesen zum Teil konträren Anforderungen? Die Antwort auf diese Frage findet sich in der IEC 61499: Sie unterstützt die Integra­tion der unterschiedlichen Automati­sierungsaufgaben indem sie hilft, die Komplexität zu reduzieren ohne aber gleichzeitig die Flexibilität einzuschränken. Was dies in der Praxis bedeutet, lässt sich am konkreten Beispiel der Engineer­ing-Plattform von nxtControl erläutern.