Computerbasierte Steuerungen werden auf verschiedenen Plattformen, in verschiedenen Programmiersprachen realisiert. Wünschenswert wäre eine plattform- und programmiersprachenunabhängige Kommunikation zwischen allen computerbasierten Steuerungen in Echtzeit. Es werden die Schwachstellen der momentan bekannten Kommunikationsstandards in der Automatisierungstechnik aufgeführt und Alternativen aufgezeigt. Es wird erläutert, weshalb sich die weiteren Untersuchungen auf die Middleware CORBA konzentrieren.
Momentan werden hauptsächlich diese Techniken verwendet:
- Bussysteme
- wie Powerlink [ETHE07], Profinet, DeviceNet [HEAD07], CAN [CiA07], SERCOS-III [SERC07], InterBus [INTE07], ...erfordern spezielle Hardware in der Steuerung. Die benötigten Treiber sind oft nur für wenige Plattformen verfügbar.
- Softwarekopplung
- Es gibt die Standards DCOM [WIKI07a], OPC UA/XL [OPCF07] ..., welche nicht echtzeitfähig sind und eher auf die Bedürfnisse zur Überwachung von Steuerungen ausgelegt wurden, als zur Steuerung.
Es gibt weitere Standards, die in computerbasierte Steuerungen integriert werden könnten:
- neues Protokoll
- bedeutet enormen Aufwand, da es in sämtliche Systeme implementiert werden muß.
- Webservices
- wie SOAP [W3C07] blähen die zu übertragenden Daten enorm auf. Eine schnelle Datenübertragung ist nicht realisierbar.
- Middleware
- wird zur Kommunikation zwischen Plattformen und Programmiersprachen eingesetzt:
- RMI [Netw07b] und JINI [Netw07a] sind nur für die JAVA Plattform verfügbar und bieten keine Möglichkeit zur Echtzeitkommunikation
- Ice [Zero07a] plattform- und programmiersprachenunabhängig, allerdings nicht echtzeitfähig, dafür sehr schnell (siehe auch Kapitel 2.9)
- CORBA ist ein Standard für den auch eine Real-time Erweiterung definiert wurde. Da es für fast jedes System eine CORBA Implementierung gibt, ist mit dieser Technologie eine plattform- und programmiersprachenunabhängige Echtzeitkommunikation denkbar
Vorteile von CORBA beim Einsatz in der Automatisierungstechnik:
- Ethernet als Kommunikationsschicht möglich:
- Steuerungen können mit Lichtwellenleiterkabeln verbunden werden: elektrische Entkoppelung der vernetzten Anlagen; Übertragung von elektrischen Feldern nicht beeinflußbar
- mit entsprechendem CORBA Protokoll routbar, ist allerdings mit einem Verlust der Echtzeit verbunden
- Durch Priorisierung können echtzeitkritische Instruktionen und Komfortfunktionen in einem System verarbeitet werden
- Technologie seit Jahren im Einsatz und erfolgreich erprobt
Nun muß geprüft werden, ob eine entsprechende CORBA Implementation auf einem embedded Real-time Linux System lauffähig ist, oder ob der Speicherbedarf zu groß für die beschränkten Ressourcen ist. Auch das Real-time Verhalten muß gemessen und gegebenenfalls optimiert werden.
Manuel Traut
2007-02-25
