IEC 61131 SPS-Laufzeitsystem mit .NET-Code: ProConOS embedded CLR

ProConOS embedded CLR ist das offene und einheitliche IEC 61131-SPS-Laufzeitsystem für unterschiedliche Automatisierungsaufgaben (SPS, PAC, Motion Control, CNC, Roboter, Sensor).

Durch die Verwendung der international normierten Microsoft Intermediate Language (MSIL / CIL nach IEC/ISO 23271) als Geräteschnittstelle kann die ProConOS embedded CLR in C# und in IEC 61131 programmiert werden.

ProConOS embedded CLR auf einen Blick:

• Eigenentwicklung einer CLR für Embedded-Plattformen durch KW-Software 
• Programmierung in IEC 61131 und C# 
• Unterstützung von Echtzeit, Multitasking, Events 
• Kleiner Footprint (< 100 KB) 
• Einfach portierbar auf weitere CPUs (16/32/64 Bit)

Kompakte Embedded-SPS-Lösungen

Ob mit oder ohne unterlagertes Betriebssystem, stellt die ProConOS embedded CLR alle Funktionalitäten zur Verfügung, die zur Realisierung einer vollständigen SPS auf Basis einer Embedded-Plattform benötigt werden: Von der Multitasking-Fähigkeit, über die Unterstützung von SystemEvents bis zur Bereitstellung einer Geräteschnittstelle für Inbetriebnahme, Debugging und Monitoring.

Volle SPS-Funktionalität

• SPS, Motion Control, CNC, HMI.
• Multitasking, preemptives Scheduling von bis zu 16 An-wendertasks möglich.
• Durch verschiedene Tasktypen können externe Ereignisse und Systemereignisse abgefangen werden.
• Überwachung jeder SPS-Task durch Watchdog. Ausführung eines Anwenderprogramms bei Echtzeitverletzung. 
• Definierte Zustandsmaschine für maximale Transparenz. 
• Systemvariablen für direkten Zugriff auf die Hardware. 
• Herstellerunabhängige Geräteschnittstelle für Debugging, Diagnose und Monitoring (siehe unten). 
• SPS-typisches Startverhalten durch Bootprojekt.
  

Viele mögliche Plattformen und unterstützte Targets

Die embedded CLR lässt sich schnell auf unterschiedliche 16-Bit-, 32-Bit- oder 64-Bit-CPU-Systeme portieren. Firmware wird in C# und damit plattformunabhängig entwickelt und ist somit ohne Zusatzaufwand einfach portierbar. Durch einen kleinen Footprint (ca. 100 KB) sind der Portierbarkeit auf verschiedenste Embedded-Systeme kaum Grenzen gesetzt.

Unterstützte Targets:

• X86
• NIOS II/III
• MIPS64
• ARM7/ARM9/ARM11 
• SH2/SH3/SH4
• PowerPC e300
• Cortex M3 
• Weitere CPUs auf Nachfrage.

Anpassung: Umfangreiche Schnittstellen ermöglichen Systementwicklern die Realisierung herstellerspezifischer Erweiterungen. Mit Hilfe des ProConOS eCLR Developer Toolkits ist eine umfangreiche Anpassung möglich.

Microsoft .NET CLR als technologische Basis

IEC-kompatibel und programmierbar in C#

Hohe Performance und Echtzeitfähigkeit

• Echtzeitfähigkeit durch integrierten Ahead-Of-Time-Compiler (AOT)
• Extrem schnelle Codeausführung durch nativen Maschinencode
  Performance-Daten (Auszug):
  Abarbeitung von 1000 logischen oder arithmetischen Anweisungen auf
  - NIOS II 64MHz: 85 µs
  - Pentium I 150 MHz: 24 µs
  - AMD Athlon 2.2 GHz: 0,5 µs
  - MIPS 64 400 MHz: 25 µs
  - Cortex-M3 72MHz: 33 µs
• Minimaler System-Overhead ermöglicht schnelle und deterministische Reaktion auf externe Ereignisse

Kommunikation, Debug und Inbetriebnahme

• Multi-Client-Verbindungen zu mehreren MULTIPROG-und/oder OPC-Servern.
• Kommunikationsschnittstelle zum Download (und Upload) des Application Image sowie zum Starten (kalt, warm, heiß) und Stoppen der SPS.
• Monitoring-/Debug-Schnittstelle:
  - Variablenstatus-Anzeige
  - Überschreiben/Forcen von Variablen und Rezepturen
  - Breakpoints
  - Einzelschritte
  - Echtzeit-Logikanalyse
  - Online-Änderungen

Nichtflüchtige SPS-Daten

• Retain-Handling ermöglicht Warmstart auch nach Programmänderungen an remanenten Variablen. 
• Anpassung auf hardwarespezifisches NVRAM ist möglich.
  

Standard-I/O-Treiber

• Tasksynchroner I/O-Zugriff durch I/O-Abbild. 
• Intelligente Feldbus-Master werden unterstützt. 
• Anpassung an spezifische I/O-Schnittstellen ist möglich.
  

ProConOS eCLR: Kopplung mit Feldbussen oder Ethernet-basierenden Feldbussystemen

In Zusammenarbeit mit der Firma Hilscher unterstützt KW-Software den neuen Hilscher netX-Controller, einen hochintegrierten Netzwerk-Controller als System on Chip.

Auf Basis des netX unterstützt ProConOS embedded  

• Ethernet-basierende Realtime-Feldbussysteme, wie beispielsweise EtherCat, Ethernet/IP, Powerlink, PROFINET und SERCOS III sowie 
• führende Feldbusse wie CANopen und DeviceNet, entsprechend den von netX unterstützen System (Master-Stacks).

Weitere Informationen erhalten Sie direkt bei Firma Hilscher.

ProConOS eCLR: Motion-Lösung

Bewegungsfunktionen in IEC 61131 für Maschinen- und Anlagensteuerung

Die Vorteile der Motion-Lösung auf einen Blick:

• MULTIPROG als integriertes Engineering-Werkzeug für die Programmierung der SPS und der Bewegungsfunktionen:
  Alle Bewegungsfunktionen sind in Form der PLCopen-Funktionsbausteine in allen IEC 61131-Programmiersprachen verfügbar. Dieses einfache Engineering mit integrierter Motion-Control-Bibliothek in einem IEC 61131-Programmierwerkzeug reduziert die Anzahl der Software-Werkzeuge und Programmieraufwände. 
• Weitere Einsparpotenziale durch die Verwendung des Industrie-PCs als gemeinsame Plattform für Steuerung und Visualisierung mit der zusätzlichen Möglichkeit zur individuellen Anpassung der Hard- und Software, z. B. für weitere Anschaltungen oder Geräte. 
• Alle Parameter der Bewegungsfunktionen werden direkt in der Motion-Lösung verarbeitet. Somit werden diese mit Aufruf des entsprechenden Funktionsbausteins aktiv, ein Transfer entsprechender Parameter zur entsprechenden Achse entfällt. 
• Einsatz von bestehenden und bewährten Kerntechnologien und -produkten von KW-Software.
• Zertifizierte Übereinstimmung mit der PLCopen. 
• Kompatibel zu Standards und Empfehlungen wie OMAC und PLCopen. 
• Mit den PLCopen-FBs können Bewegungsfunktionen wie z. B. Einachsbewegungen, elektronisches Getriebe, elektronische Kurvenscheibe oder fliegende Säge z. T. mit wechselndem Master realisiert werden. 

Verfügbare Bausteine aus Teil 1, Version 2.0 der PLCopen:

Anpassung des ProConOS eCLR-Laufzeitsystems an Ihre Zielhardware

ProConOS embedded CLR lässt sich schnell auf unterschiedliche 16-Bit- 32-Bit- oder 64-Bit-CPU-Systeme portieren Firmware wird in C# und damit plattformunabhängig entwickelt und ist somit ohne Zusatzaufwand einfach portierbar.

Durch den Einsatz von C# für Embedded-Geräte lassen sich rund 80 % des Codes Hardware-unabhängig (managed) und nur zirka 20 % als Hard-warezugriff (Treiber) in C oder C ++ (unmanaged) entwickeln. Das reduziert den Aufwand bei der Entwicklung der Gerätesoftware deutlich und ermöglicht das Zusammenfassen von unterschiedlichen Automatisierungsanwendungen auf einem Gerät.

Um die Portierbarkeit auf verschiedene Embedded-Plattformen nicht durch physikalische Grenzen einzuschränken ist der geringe Speicherbedarf der ProConOS embedded CLR ein weiterer bedeutender Aspekt. Ein Footprint von zirka 100 KB (abhängig von der verwendeten Plattform) ermöglicht den Einsatz auf allen heutigen Embedded-Systemen.

Funktionen des Developer Toolkit im Überblick

Das ProConOS embedded CLR Developer Toolkit erlaubt die Anpassung der ProConOS eCLR an spezifische Zielhardware und die Integration zusätzlicher Funktionalität auf der Basis der umfangreichen eCLR-API (Anwendungsschnittstelle). Dem Toolkit liegt ein Entwicklerhandbuch mit detaillierten Beschreibungen aller Funktionen der API bei.

Die Anwendungsschnittstelle stellt folgende Features zur Verfügung:

• Integration von remanentem (Retain) Speicher
• Erzeugung und Integration von I/O-Treibern
• Erzeugung und Integration von MULTIPROG Firmware-Bibliotheken (Funktionsbausteine und Funktionen)
• Erzeugung und Integration von nativen Firmware-Bibliotheken
• Erzeugung und Integration spezifischer Kommunikations-
• Erzeugung und Integration von File Device-Treibern
• Verwendung der Prozessdatenverzeichnis-Funktionalität
• Integration gemeinsam genutzter Speichersektoren

Das Toolkit enthält je eine Laufzeitlizenz von MULTIPROG Pro, ProConOS embedded CLR, ProConOS OPC-Server.

ProConOS eCLR Developer Toolkit: Produktbeschreibung und Entwicklungsanforderungen

• ProConOS embedded CLR Core Libraries
  Der ProConOS embedded CLR Kernel besteht aus den eCLR Core Libraries Diese Bibliotheken sind in Form einer Objektbibliothek verfügbar Die gelieferten Bibliotheken sind für spezifische Kombinationen aus CPUs Betriebssystemen und Compilern kompiliert und gelinkt.
• eCLR-Beispiel mit Beispiel-Klassenbibliotheken in C#
  Win32 Console-Applikation: Prozess der die eCLR-Laufzeit hostet inklusive beispielhafter nativer Bibliothek und I/O-T reiber in C++, Beispiele für C#-Code verschiedener nativer Firmwareschnittstellen, verschiedener IEC 61131 Funktionsbausteine und der Schnittstelle eines von MULTIPROG direkt adressierten gemeinsam genutzten Speicherbereichs. Dieser Code kann als Vorlage genutzt werden. Zusätzlich ist die C#-Quelle der ProConOS eCLR I/O-Schnittstelle verfügbar.
• Native Library Builder Tool
  Dieses Tool zur Erzeugung nativer Firmware-Bibliotheken leitet C#-Schnittstellendefinitionen für native Firmware-Bibliotheken in C++ ab die Sie dann mit der gewünschten Funktionalität "füllen" können.
• Dokumentation aus Entwickler- und Anwendersicht
  Sie erhalten eine vollständige Dokumentation der ProConOS embedded CLR API-Funktionen in englischer Sprache sowie eine detaillierte Beschreibung des operativen Verhaltens der ProConOS embedded CLR (Anwenderdokumentation ist auch in Deutsch verfügbar).

Entwicklungsanforderungen: Neben dem ProConOS embedded CLR Developer Toolkit wird die Entwicklungsumgebung der .NET-Plattform benötigt (MS Visual Studio 2008 Express ist kostenfrei bei Microsoft erhältlich).

Multiprog Customization Toolkit

Teil des ProConOS Developer Toolkits ist das MULTIPROG Anpassungs-Toolkit mit allen Tools und Dokumentationen die notwendig sind, um die ProConOS eCLR-spezifischen Erweiterungen an das IEC 61131 Programmiersystem MULTIPROG anzupassen.