Unter dem Dach des „Board of Management" sowie der Geschäftsleitung der PLCopen arbeiten derzeit sechs „Technical Committees" - kurz TC - daran, die Ziele der Organisation umzusetzen: die Weiterentwicklung der IEC 61131-3 als wichtigste Norm für Industrie- Steuerungen, sowie die Einbeziehung von Aufgabenbereichen, die bei der Programmierung der Geräte zusätzlich anfallen.

Vereinzelt haben IEC-61131-3-Tools bereits objektorientierte Ansätze als Erweiterung zur Norm implementiert – zum Beispiel Codesys in der Version 3.

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TC 1 - Standards

Nach dem ersten Release der Norm IEC 61131-3 im Jahr 1992 und dem Update im Jahr 1999 wurde es um die Arbeit des „Technical Committee 1 - Standards" eine Zeit lang ruhig. Mit Blick auf das dritte Release, welches die Experten in 2010 erwarten, kam allerdings vor etwa zwei Jahren wieder Leben in diesen Arbeitskreis. Ein wesentlicher Punkt im Rahmen der zu erwartenden Erweiterungen ist die Berücksichtigung der objektorientierten Programmierung. Ein Thema, das man den Steuerungsprogrammierern bislang nicht zugemutet hat. Da heutzutage jedoch immer mehr Anwender eine Hochschulausbildung absolviert haben und daher mit diesem Paradigma in der Regel vertraut sind, und die Objektorientierung mittlerweile auch zunehmend in die Techniker-Ausbildung einfließt, kommen jetzt die Vorschläge für eine objektorientierte Erweiterung der IEC 61131-3 auf den Tisch. Zwar wird die Weiterentwicklung der Norm selbst durch die IEC (International Electrotechnical Commission) sowie die DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE) fortgeführt; Experten aus den PLCopen-Mitgliedsfirmen arbeiten jedoch beratend bei der Definition der Norm- Erweiterung mit und der Vorsitzender der PLCopen ist direkt an der Normung beteiligt. Dementsprechend sind bereits eine Reihe von Verbesserungsvorschlägen und technischen Erweiterungen in Richtung Objektorientierung an die Nutzer-Organisation herangetragen worden.

TC 2 - Motion

Innerhalb des TC 1 wurden bereits vor einigen Jahren Spezifikationen für Funktionsbausteine festgelegt, die heute bei vielen Systemen zum Einsatz kommen. Diese Festlegungen in „Part 1" sowie die Erweiterungen in „Part 2" beinhalten im Wesentlichen Definitionen von Motion-Bausteinen zur einachsigen Bewegungssteuerung sowie von zweiachsigen Systemen mit einer Master-Achse, wie zum Beispiel elektronische Getriebe, Phasenversatz und ähnliches. Im „Part 3" hat das TC 2 schließlich eine Reihe nützlicher Benutzerrichtlinien zur Verwendung der in „Part 1" und „Part 2" definierten IEC 61131- 3-Programmbausteine zusammengefasst. Im Dezember 2008 erfolgte die Freigabe von „Part 4" mit Zielrichtung auf koordinierte Bewegungssteuerungen. Nach einer Modellierung der Abarbeitung mehrachsiger Systeme sind in diesem „Technical Paper" die Gruppierung der Achsen sowie die verwendeten Funktionsbausteine beschrieben. Für eine Reihe von Programmbausteinen hat das Technical Committee auch Beispiel-Anwendungen zur Nutzung skizziert.

„Part 5" der Motion-Task-Force behandelt schließlich „Homing"-Prozeduren, also solche Abläufe, die insbesondere beim Starten oder Zurücksetzen einer Maschine deren absoluten mechanischen Nullpunkt festlegen und den nachfolgenden Bewegungsablauf im Betrieb danach ausrichten. Die Arbeit diesbezüglich endete Ende 2005 zunächst mit dem Status, dass Kommentare von Anwendern und Herstellern eingebracht werden können. Seither ruht die Arbeit daran beziehungsweise wartet die PLCopen mit der Freigabe, bis die Überarbeitung von „Part 1" und „Part 2", der „Part 4" und nicht zuletzt die neue Entwicklung in Richtung Hydraulik fertig gestellt sind.

TC 3 – Certification/Benchmarking

Nachdem die Zertifizierung von IEC- 61131-3-konformen Programmiertools insbesondere Ende der 90er Jahre für die Verbreitung des Standards eine wichtige Rolle gespielt hat, fallen die Anfragen von Anwenderseite diesbezüglich heute deutlich geringer aus. Folglich hat sich das „Technical Committee 3 - Certification" der PLCopen mit der Task-Force „Benchmarking" einem anderen, ungleich brisanterem Thema zugewandt: Wie lässt sich die Leistungsfähigkeit von IEC-61131-3- konformen Steuerungen untereinander vergleichen? Für Maschinenbauer, die unterschiedliche Steuerungen unterstützen müssen, ist dies ebenso wichtig, wie die Frage: Welchen Effekt hat ein neues Software- Release auf meine Applikation? Zur Beantwortung dieser Fragen wurde - wie dies auch in der IT-Welt üblich ist - eine Reihe typischer Anwendungsszenarien festgelegt, anhand derer ein konkreter Vergleich der Steuerungen durchführbar ist. Für Codesys beispielsweise, der Programmier- und Laufzeitumgebung der Firma 3S-Smart Software Solutions, wurden die spezifizierten Basis-Projekte parallel zur Arbeit des Komitees implementiert. Auch haben eine Reihe von Geräte- Herstellern, die Codesys mit ihren Steuerungen ausliefern, bereits Benchmark- Tests anhand dieser Projekte durchgeführt. Ein Release des Technical-Paper, das seit etwa zwei Jahren vorliegt, ist für dieses Jahr geplant.

TC 4 – Communication

Komplexe Verpackungsmaschinen basieren mehr und mehr auf der Integration von PLCopen-Logic, -Motion und -Safety, um die Effizienz über den gesamten Lebenszyklus zu steigern.

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Mit einem Kick-Off-Meeting im Oktober 2008 hat sich das Technical Committee 4 „Communication" ein „IEC 61131-3-Informationsmodell in OPC UA" vorgenommen. Die prinzipielle Idee hinter dem Konzept ist die Angleichung beider Standards mit dem Ziel, einen OPC-UAServer auf jeder IEC-61131-3-Steuerung verfügbar zu haben. Indem über einen TCP-Zugriff sofort auf die OPC-Daten einer Steuerung zugegriffen werden kann, wird die Server-Installation auf einer zusätzlichen Hardware überflüssig. Dafür ist auch eine Vereinheitlichung der Datentypen von IEC-61131-3 und OPC UA erforderlich. Zudem soll der funktionale Aufruf von Methoden der SPS-Applikation ermöglicht werden. Nicht zuletzt stehen bei der Arbeit des TC 4 Fragen der Authentifizierung sowie der Autorisierung auf der Steuerung im Vordergrund. Die erste Vorstellung eines vereinheitlichten Datenmodells ist auf der SPS/ IPC/Drives im November zu erwarten. Was die weiteren Schritte mit dem Ziel einer vollen Integration der SPS in die OPC-Umgebung betrifft, existiert jedoch noch keine Roadmap.

TC 5 – Safety

Die vom Technical Committee 5 „Safety" Anfang 2006 freigegebene technische Spezifikation beinhaltet im Wesentlichen die Beschreibung eines Konzepts, wie sicherheitsgerichtete Aspekte einer Maschinen- und Anlagenapplikation mit Mitteln der IEC 61131-3 in ein solches Entwicklungstool integrierbar sind. So wird eine Einschränkung des Sprachumfangs der IEC 61131-3 definiert, die es dem Ersteller der Applikation ermöglicht, seine sicherheitsgerichtete Applikation nach IEC 62061 anstelle der aufwendigeren IEC 61508-3 abnehmen zu lassen. Weiter definiert „Part 1" der Safety-Erweiterung sowohl die Standardisierung von sicherheitsgerichteten Funktionsbausteinen im „Look and Feel", als auch deren Integration in sicherheitsrelevante Applikationen.

Neben der Definition eines neuen Datentyps „SAFE_BOOL" für eine boolesche Variable aus einer sicheren Quelle besteht ein Hauptbestandteil des Dokuments in der Beschreibung von 20 Funktionsbausteinen samt deren standardisierten Aufrufschnittstellen sowie in der Einschränkung der anzuwendenden Programmiersprachen auf die grafischen Sprachen LD (Ladder Diagramm) und FBD (Function Block Diagramm) und nicht zuletzt in der Einschränkung des Befehlssatzes. Die in „Part 1" getroffenen Spezifikationen der Funktionsbausteine werden in „Part 2" durch typische Anwendungsszenarien der PLCopen-Safety-Bausteine dargestellt, um dem Anwender den möglichen Einsatz zu erläutern.

TC 6 – XML

Eine brandneue Initiative der PLCopen zielt darauf, auch Hydraulik-Funktionalität unter dem Motion-Control-Dach anzusiedeln. Daneben werden separat die entsprechenden sicherheitsgerichteten Bausteine entwickelt.

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Ebenfalls Ende 2008 hat die PLCopen das Technical Paper des Technical Committee 6 „XML Formate für die IEC 61131-3" in der Version 2.0 freigegeben. Diese beinhaltet gegenüber der Version 1.0 vom Jahr 2005 einige Erweiterungen. Generelles Ziel dieses Komitees ist es, ein standardisiertes Austauschformat zu definieren, mit dem Steuerungsapplikationen zwischen den Tools unterschiedlicher Gerätehersteller und auch zwischen unterschiedlichen Ebenen eines Softwaretools austauschbar sind. Konkret ermöglicht das flexiblere Schema in Version 2.0 jetzt die Einbindung herstellerspezifischer Erweiterungen. Beispielsweise werden die Methoden und Interfaces als Sprachmittel der objektorientierten Programmierung, wie sie etwa in Codesys als Vorgriff auf die Erweiterung der Norm bereits möglich sind, durch solche Erweiterungen abgebildet. Außerdem wurden in dem Schema Vorkehrungen getroffen, um Informationen ablegen zu können, die als Link zu anderen übergreifenden Standards dienen - zum Beispiel AutomationML. Dabei dient das PLCopen- XML-Format jedoch nicht als Datenbank- Ersatzformat, da lediglich die Inhalte der exportierten beziehungsweise importierten IEC-61131-3-Bausteine abgebildet werden, nicht jedoch die Formatierung innerhalb der Tools. Andererseits wäre auch dies durch die Erweiterungen prinzipiell denkbar.

In jedem Fall ist das Format ein wertvolles Werkzeug für den Datenaustausch: Automatisierungssoftware- Systeme können damit IEC-61131- 3-Code in einem standardisierten Format erzeugen. Auch können Anwender dieses Format nutzen, wenn sie ihre Applikationen beziehungsweise Teile davon in verschiedenen Tools wieder verwenden möchten. Die Arbeiten der TCs zeigen deutlich: Wichtige und große Schritte im Sinne des Anwenders rund um die standardisierte Programmierung von Industrie- Steuerungen sind bereits getan. Entscheidend für den weiteren Erfolg der Norm wird sein, dass die Mitgliedsfirmen die getroffenen Spezifikationen, soweit sie für die jeweilige Anwenderkreise sinnvoll sind, auch in ihre Software-Werkzeuge implementieren.

Autor: Roland Wagner ist Marketing Manager bei der Firma 3S-Smart Software Solutions, Kempten.

Organisation der PLCopen

Als Nutzer-Organisation für Hersteller und Anwender von Steuerungen nach IEC 61131 ist die PLCopen aufgeteilt in

• „Voting-Members", also Vollmitglieder, die in aller Regel Steuerungen beziehungsweise IEC-61131-3-konforme Software- Tools anbieten;
• „Non-Voting-Members", die normalerweise Industriesteuerungen anwenden oder diese lediglich wiederverkaufen;
• „Non-Profit Organizations", wie zum Beispiel Institute oder Lehreinrichtungen.

In der PLCopen herrscht ein strenges Paritätsprinzip: Jede Mitgliedsfirma hat eine Stimme, so dass Entscheidungen demokratisch getroffen werden können.