Thomas Baier, qmd4: “Open Source bei Conmeleon bedeutet auch, dass jeder Zugriff auf die Designunterlagen hat – bis hin zu einem sinnvoll nutzbaren Gehäuse für den 3D-Druck.”

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Herr Baier, der erste Raspberry Pi hat vor zehn Jahren das Licht der Welt erblickt. Warum hat er es bis heute nicht geschafft, sich in der Industrie als Steuerungsplattform zu etablieren?

Baier: Der Raspberry Pi war ja bewusst als Lern- und Bastellösung konzipiert und konnte neben seiner Offenheit vor allem auch mit dem Preis punkten. Dies hat ihm einerseits den Ruf als ‚billig‘ verpasst, andererseits war eine günstige Lösung auch vielmals nicht so gefordert, wie dies jetzt der Fall ist. Außerdem hat sich auch niemand der Aufgabe angenommen, aus dem Raspberry Pi eine industrietaugliche Steuerung zu machen – bislang!

Das Conmeleon-Projekt hat sich zur Aufgabe gemacht, dies zu ändern. Was und wer steckt genau hinter dieser Open-Source-Initiative?

Baier: Zunächst möchte ich klarstellen, dass wir als qmd4 mit dem Projekt zwar verbunden sind, dieses aber unabhängig von uns getrieben wird. Hinter Conmeleon stecken einige sehr erfahrene und findige Köpfe, die beruflich alle in der industriellen Steuerungs- und Regelungstechnik engagiert sind und daher im Moment noch nicht öffentlich genannt werden wollen – leider.

Hinter der Initiative steht letztlich Wunsch, ein professionell einsetzbares System zu haben, das von der Basis her jedem offensteht. Der Open-Source-Gedanke bezieht sich hier auf das Hardware-Design, die Firmware beziehungsweise Treiber für den Raspberry Pi und den Einsatz von Raspbian, das ja auf Debian GNU Linux basiert.

Ein erstes Ergebnis des Projektes ist die ‚Conmeleon C1 PLC‘ – was genau verbirgt sich dahinter?

Baier: Die Conmeleon C1 PLC ist ein Komplettsystem, bestehend aus einem Raspberry Pi 3, einem Trägerboard für den Raspberry Pi – dem Conmeleon C1 –, einem passenden Gehäuse auch für die Hutschienenmontage sowie der zugehörigen Software, um aus der Hardware ein vollständiges Automatisierungssystem zu machen. Das C1-Trägerboard passt quasi den Raspberry Pi an die Standards der Automatisierungswelt an: 24-V-Stromversorgung, vier Digitaleingänge, vier Digitalausgänge. Letztere sind als Besonderheit mit Relais ausgestattet, so dass direkt 230 Volt geschaltet werden können. Vier Analogeingänge runden das Gesamtbild ab. Programmiert werden kann die C1-PLC sowohl nach IEC 61499 mit 4DIAC oder nach IEC 61131 mit unserer vollgrafischen IEC-61131-Entwicklungsumgebung, die ebenso wie die dazugehörige Visualisierung q4Viz im Webbrowser läuft.

Wie steht es konkret um die Industrietauglichkeit der Hardware?

Baier: Eine der großen Schwächen von Lösungen auf Basis des Raspberry Pi ist, dass zumeist keine Prüfung auf CE-Konformität durchgeführt worden ist. Mit dem Raspberry Pi 3 wird dies aber sehr viel einfacher. Zwar fehlt zugegebenermaßen auch dem C1-Board noch die CE-Konformität; mit dem Nachfolgesystem, basierend auf dem Conmeleon-C2-Trägerboard, wird aber auch dies gegeben sein. Das kommende C2-Board wird zudem die Anzahl der Digitaleingänge auf acht erhöhen und den Industrieeinsatz auch mit anderen Erweiterungen charmanter gestalten.

Um Steuerungen in die Automatisierungsumgebung integrieren zu können, ist nicht zuletzt das Thema Kommunikation unerlässlich. Welche Standards werden diesbezüglich unterstützt?

Baier: Im Rahmen des Conmeleon-Projekts werden industrietaugliche I/Os direkt auf dem Trägerboard angeboten. Reichen diese nicht aus, gibt es für Erweiterungen einen microBUS-Port innerhalb der C1-PLC. Alternativ bieten wir für die Conmeleon PLC im Zusammenspiel mit q4Logix eine Ethercat-Master-Software, die die integrierte Netzwerk-Schnittstelle des Raspberry Pi nutzt.

Was kostet letztlich ein Conmeleon-Komplettsystem und wo kann man dieses beziehen?

Baier: Conmeleon ist ein Open-Source-Projekt, das heißt, es steht jedermann frei, die Geräte selbst fertigen zu lassen. Wer dies nicht will, kann eine Conmeleon C1-PLC von einem der Partner beziehen – in Deutschland etwa vom Ingenieurbüro Lachnit oder in Österreich über uns. Ob und wie das Conmeleon-Projektteam in Zukunft die Geräte selbst vertreiben wird, kann und möchte ich jetzt nicht mutmaßen. Preislich wird eine Conmeleon C2 PLC sicherlich im selben Anwendungssegment wie beispielsweise eine Logo von Siemens zu finden sein, wobei die CPU sehr viel mehr hergibt.

Raspberry Pi versus Arduino

Auf der SPS IPC Drives 2015 standen diverse industrietaugliche Steuerungslösungen auf Basis des Arduino im Fokus mehrerer Aussteller – in diesem jahr ist es der Raspberry Pi. Was unterscheidet beide Ansätze grundsätzlich. Eine Einschätzung von Thomas Baier, qmd4:

„Arduino und Raspberry Pi sind zwei sehr ungleiche Brüder. Der Arduino mit seinem Mikrocontroller eignet sich hervorragend für viele Aufgaben; aber der Raspberry Pi basiert auf einer CPU, die wie geschaffen dafür ist, Betriebssysteme wie Linux oder Windows IoT zu betreiben. In einem geschlossenen System – etwa einer fertigen SPS – unterscheiden sich die beiden Ansätze vor allem in Hinblick auf Performance und Speicher. Beim Einsatz von Drittsoftware wird die Luft für den Arduino bereits sehr viel dünner. Durch seine ‚Standardkonformität‘ – also Raspbian als Linux-System – ist es viel einfacher, neue Software wie einen Ethercat-Stack zu integrieren. Oder einen Webserver, der Programmier- und Visualisierungs-Editoren hosten kann. Um hier einen Vergleich zu bringen: Auf der Conmeleon C1-PLC mit Raspbian läuft dasselbe Binär-Image unserer SPS-Laufzeitumgebung wie beispielsweise auf einem Wago-PFC-200-Controller. Softwareseitig unterscheiden sich die Systeme nur bei der I/O-Anbindung.

Den Zusatznutzen der Datenverarbeitung bei einem Arduino zu nutzen, wird ebenfalls sehr schwer möglich sein. Vor allem wenn man fertige Software wie beispielsweise ‚R‘ nutzen möchte. Big Data beginnt bei einem Arduino eben schon zwei Zehnerpotenzen unter dem Raspberry Pi. Und das betrifft nicht nur Big Data, sondern beginnt bereits beim Einsatz sicherer Kommunikation über SSL. Eine SSL-Bibliothek kostet einfach Speicher – Flash und RAM.

Das soll aber nicht bedeuten, dass ein Arduino-basiertes System für die Automatisierung nicht geeignet ist – die Anwendungsfälle sind aber mit Sicherheit enger definiert.“