Software PLCnext Target for Simulink
Logiken effizient entwerfen und simulieren
Modellbasierte und objektorientierte Programmierung gewinnt in der Automatisierung zunehmend an Bedeutung – obwohl es sich hier um einen eher konservativen Industriezweig handelt. Aber wo liegen konkret die Vorteile der neuen Programmiermethoden?
Eine der treibenden Kräfte des Wandels in der Programmierweise ist die PLCnext Technology von Phoenix Contact, die Automatisierungs- und Softwareexperten miteinander verbindet. Doch welche Vorteile ergeben sich, wenn sich die modellbasierte Entwicklung durchgängig in einen digitalen Marktplatz einbinden lässt? Beschleunigt der PLCnext Store aufgrund seines umfangreichen Angebots an vorgefertigten Softwarefunktionen den Entwicklungsprozess und verkürzt somit die Time-to-Market?
Durch die Integration des Software-Add-ons »PLCnext Target for Simulink« in den Prozess (Bild 1) können Entwickler komplexe Regelalgorithmen und Automatisierungslogiken effizient und dynamisch entwerfen, simulieren und einsetzen. Als Schnittstelle zur Entwicklungsumgebung Matlab/Simulink nutzen sie die intuitive grafische Oberfläche und die leistungsstarken Simulationsfunktionen des Tools zur nahtlosen Einbindung des Modells in eine PLCnext-Steuerung. Der aus Simulink erzeugte gerätespezifische Code des Modells lässt sich dann entweder als PLCnext-Programm oder als IEC-61131-3-konformer Funktionsbaustein in ein Projekt einfügen und als Task mit beliebiger Taskzeit in der PLCnext-Steuerung ausführen. Auf diese Weise haben die Entwickler Zugriff auf sämtliche Funktionen des offenen Ecosystems PLCnext Technology.
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Einfache Funktionserweiterung der Steuerung per App
Der PLCnext Store stellt einen wesentlichen Bestandteil von PLCnext Technology dar. Er dient als digitaler Softwaremarktplatz, der eine Vielzahl von Softwareapplikationen enthält, mit denen die Funktionen der PLCnext Control einfach und direkt erweitert werden können. Durch die Verwendung passender Apps umgehen die Entwickler mühsame Schritte bei der Codeerstellung, was die Applikationsentwicklung verkürzt. Der PLCnext Store bildet die zentrale Plattform, die Applikationsentwickler und -nutzer miteinander verbindet. Darüber hinaus werden die Domänenexperten im Softwarebereich mit den Automatisierungs- und Steuerungsspezialisten zusammengebracht (Bild 2).
Der PLCnext Store ist als offener digitaler Marktplatz konzipiert, der allen Anwendern ein umfangreiches Angebot an Apps zur Verfügung stellt. Dieses umfasst Softwarefunktionen in verschiedenen Formen: von vorgefertigten funktionsfähigen Lösungen über Bausteine zur schnelleren Applikationsentwicklung bis zu Apps, mit denen sich die Runtime-Umgebung der Steuerung individuell anpassen lässt. Der digitale Marktplatz umfasst beispielsweise Funktionsbibliotheken, die in IEC 61131-3 erzeugt wurden, Firmware-Erweiterungen für das PLCnext-Runtime-System sowie sogenannte Solution Apps, die ohne Programmierkenntnisse zur Automatisierung nutzbar sind. Dieses Angebot wird jetzt durch die Integration der Simulationsumgebung Matlab/Simulink über das Add-on PLCnext Target for Simulink ausgebaut.
| Vielfältige Vorteile einer offenen Community |
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Das Konzept der Offenheit des Ecosystems PLCnext Technology bietet zahlreiche Vorteile für alle Teilnehmer der Community (www.plcnext-community.net). Die Nutzer bekommen eine große Auswahl an Softwarefunktionen, sodass sich Entwicklungszyklen verkürzen lassen. Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten können sie ihre Projekte schneller realisieren und zügig auf die Anforderungen des Marktes reagieren. Anwender und Partner profitieren vom Zugang zu neuen Kundengruppen und Märkten, was ihr Geschäftspotenzial erweitert. Durch die Zusammenarbeit und Sichtbarkeit in der PLCnext Community haben sie zudem die Chance, gemeinsam mit anderen Teilnehmern Projekte und Innovationen umzusetzen. Dies fördert Kooperationen und eröffnet neue Geschäftsmöglichkeiten. Ein weiterer Vorteil des offenen Ansatzes sind der kontinuierliche Wissenstransfer und die Bündelung von Experten-Know-how. Die Community wird zu einem Innovationskatalysator, weil Ideen und Erfahrungen ausgetauscht werden. Durch die Offenheit der Plattform entsteht eine dynamische Umgebung, in der sich neue Lösungsansätze entwickeln lassen und Innovationen schneller voranschreiten. Insgesamt unterstützt das Konzept der Offenheit in der PLCnext Technology eine lebendige Community, in der alle Teilnehmer einen Nutzen aus den zahlreichen Vorteilen ziehen und erfolgreicher auf dem Markt agieren. |
Schnelle Installation via Webbased Management
Technisch betrachtet lässt sich eine PLCnext-App unterschiedlich ausprägen – etwa als Prozess auf Basis des Linux-Betriebssystems, als Linux-Kommandozeilenanwendung oder als Bibliothek, die in IEC 61131-3, C++, C# und nun auch in Matlab/Simulink programmiert wurde.
Mit der neuesten Version von PLCnext Target for Simulink können die in Matlab/Simulink generierten Modelle in wenigen Schritten entweder über die spezielle GUI im PLCnext Tab in Simulink oder durch eine Matlab-Script-Funktion automatisch als PLCnext App erstellt werden. Diese Apps, die sich durch ihre einfache Anwendbarkeit auszeichnen, lassen sich über das Webbased Management der PLCnext Control schnell installieren und dauerhaft in der Steuerung verfügbar machen (Bild 3).
Im Unterschied zu PLCnext Apps bietet die Möglichkeit der Erzeugung von *.pcwlx-Bibliotheken eine deutlich höhere Flexibilität und Freiheit während des Entwicklungsprozesses. Eine mit PLCnext Target for Simulink generierte Bibliothek kann einfache PLCnext-Programme enthalten. Außerdem gibt es weitere Optionen, etwa die Bereitstellung des Modells als IEC-61131-3-Funktionsbaustein oder die Erstellung einer Bibliothek für IEC-61131-3-Funktionen, wobei die einzelnen Simulink-Subsysteme auf der obersten Ebene des Modells jeweils eigene Bibliotheks-Funktionsbausteine werden. So können Entwickler weiterhin auf bewährte Features zurückgreifen, etwa die einfache Verschaltbarkeit über die Engineering-Umgebung PLCnext Engineer, Multi-Rate, Multi-Core, Multi-Instancing, das Austauschen und Neuladen der Modell-Binaries zur Laufzeit sowie die zahlreichen Debugging-Möglichkeiten durch PLCnext Target for Simulink.
Die intuitive Erzeugung verschiedener Applikationstypen für den PLCnext Store wird durch die praktische Funktion abgerundet, mit der ein Simulink-Modell gleichzeitig für mehrere Steuerungstypen und/oder Firmware-Versionen gebaut werden kann, um das Modell schließlich als eine einzige PLCnext App oder Bibliothek zur Verfügung zu stellen. Das minimiert potenzielle Fehlerquellen bei der Arbeit mit unterschiedlichen PLCnext-Steuerungen und vereinfacht den Entwicklungsprozess.
Frühzeitige Erkennung und Behebung von Fehlern
Die Einbindung der Entwicklungsumgebung Matlab/Simulink in das Ecosystem PLCnext Technology – und hier vor allem in den PLCnext Store – ermöglicht eine fast unbegrenzte Entwicklung von Applikationen. Schon während der Entwurfsphase eines Applikationsprojekts können Entwickler auf den PLCnext Store zugreifen und sich aus einer vielfältigen Auswahl an speziell für die PLCnext Control entwickelten Softwarefunktionen bedienen. So lassen sich vorgefertigte PID-Regler, die von Mitgliedern der PLCnext Community bereits in Matlab/Simulink entworfen wurden, herunterladen und in das eigene Projekt integrieren.
Durch die Nutzung sämtlicher Vorteile der Matlab/Simulink-Welt, die über das Software-Add-on PLCnext Target for Simulink bereitstehen, können auch andere komplexe Funktionen, mathematische Berechnungen oder KI-Systeme geplant, entwickelt und getestet werden. Nach dem SIL-Test (Software in the Loop) überprüfen Entwickler die Modelle anschließend per HIL-Test (Hardware in the Loop) in der PLCnext-Steuerung. Auf diese Weise lassen sich Fehler oder Schwächen in der Implementierung frühzeitig erkennen und effizient beheben (Bild 4).
Modelle, die nach bewährten Methoden von Entwicklern verschiedener Fachrichtungen in der Simulationsumgebung Matlab/Simulink generiert worden sind, können den Entwicklungsaufwand deutlich reduzieren, weil die einzelnen Komponenten nicht neu entwickelt werden müssen. Nachdem ein Modell programmiert und getestet worden ist, können Entwickler es entweder als PLCnext App oder als Bibliothek auf dem digitalen Softwaremarktplatz anbieten – und das kostenlos oder gegen eine Gebühr. In beiden Fällen nehmen die Zusammenarbeit und der Austausch von Wissen innerhalb der großen PLCnext Community zu.
Optimierung der Applikationsentwicklung
Durch die Integration von PLCnext Target for Simulink in den PLCnext Store eröffnet sich nicht nur ein weiterer Distributionskanal für die Matlab/Simulink-Entwickler. Sie bekommen zudem eine Plattform, die die Applikationsentwicklung mit innovativen Ansätzen optimiert und den Nutzern viele Möglichkeiten zur Verfügung stellt, die für die Applikation nötigen Komponenten zu entwickeln, zu überprüfen und zu implementieren. So lässt sich der Entwicklungsprozess von der Entwurfs- bis zur Umsetzungsphase des Projekts beschleunigen, was wiederum zu verkürzten Time-to- Market-Zeiten führt.
Die Autoren
Konstantin Just ist Produktmanager im Bereich Software and Safety bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont.
Florian Zaffke ist Entwicklungsingenieur bei Sokratel Kommunikationsund Datensysteme in Hamburg.
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