ETHyPLC-S5 Runtime

Einführung

Auch im 21. Jahrhundert ist die Anlagenmodernisierung von Altanlagen, welche mit Simatic S5 betrieben werden, ein topaktuelles Thema!
Die Simatic S5 von Siemens hat seit ihrer Einführung im Jahre 1979 eine enorme Verbreitung gefunden; laut Unternehmensangaben wurden ca. 2,6 Mio. Zentralbaugruppen verkauft. Noch heute finden sich in vielen Produktionsunternehmen sowie in der Lager- und Fördertechnik S5-Steuerungen der verschiedensten Größenklassen.
Obwohl die Qualität der damaligen S5 Produkte von Siemens über jeden Zweifel erhaben war, hat diese Steuerungsgeneration Ihren EOL Lebenszyklus seit langem überschritten.

Die natürliche Alterung der Elektronikbauteile führt vermehrt zu Steuerungs-Ausfällen und damit zum Produktionsstillstand.
Neuwertige Ersatzbaugruppen sind kaum noch erhältlich und die Ersatzteilversorgung über einen florierenden Graumarkt ist erstens kostenintensiv und zweitens riskant; der nächste Anlagenausfall ist i.d.R. bereits vorprogrammiert.
Auch wenn die Ersatzteilversorgung noch gelöst werden kann, steigt durch die Vielzahl von Einzelbaugruppen die Wahrscheinlichkeit eines Anlagenstillstandes kontinuierlich an.
Darüber hinaus stellt aber die "altbackene" Funktionalität der S5-Systeme ein weit größeres Problem dar. Performance und Konnektivität wird immer wichtiger!
Die Anforderungen im industriellen Umfeld haben sich derart weiterentwickelt, daß S5-Steuerungen diesen Anforderungen kaum mehr gewachsen sind.
Im "Post-S5"-Zeitalter sind Themen und Technologien wie Industrie 4.0, PROFINET, OPC-UA, EtherCAT, usw. Standard-Anforderungen.

Damit stellt sich für viele Verantwortliche in der Produktion und Instandhaltung die Frage nach der wirtschaftlichsten Strategie zur Anlagenmodernisierung.
Eine vollständige Anlagenmodernisierung mit einem modernen Steuerungssystem (Simatic S7 oder IEC-1131-Systeme) hat üblicherweise eine vollständige Neu-Entwicklung der Anwender-Programme mit entsprechenden Entwicklungskosten und Inbetriebnahme-Zeiten zur Folge. Produktions-Stillstand und Probe-Phasen lassen sich kaum vermeiden.

Andere Anbieter favorisieren einen sukzessiven Teilaustausch von Komponenten (z.B. der zentralen CPU). Dies kann zwar den Funktionsumfang erweitern, löst aber das Problem der Baugruppenausfälle nur unzureichend.

Hier setzt die ETHyPLC-S5 Runtime an, um diesen Spagat zu lösen.
Die ETHyPLC-S5 Runtime ist so konzipiert, daß Sie auf verschiedenen Steuerungssystemen lauffähig ist.
Damit lässt sich eine moderne Hardware- und Systemarchitektur einsetzen, durch die S5-Runtime können aber bestehende SPS-Anwendungsprogramme unverändert weiterbetrieben werden.
Die Performance ist weitgehend abhängig von der verwendeten Hardware und dem zugrunde liegenden Betriebssystem und ist damit flexibel skalierbar.
Aktuelle Hardware-Plattformen sind so performant, daß Zykluszeiten weit jenseits der Zeiten der Original-S5 erreicht werden können.
Die Zykluszeit kann aber immer durch eine parametrierbare Mindestzykluszeit gedrosselt werden, um Anlagen-Restriktionen einzuhalten.
Weiterhin ist es vorgesehen, mehrere Instanzen der Runtime auf einem Steuerungssystem zu betreiben. Damit lassen sich mehrere S5-Steuerungen durch ein einziges Steuerungssystem ersetzen.

Die ETHyPLC-S5 Runtime stellt damit eine kostengünstige und effektive Lösung für ein S5-Retrofit dar und bietet wirtschaftliche Lösungsmöglichkeiten für die Anforderungen geringer Programmieraufwand, Ausfallsicherheit und Funktionserweiterungen.

Features

  • kompatibel zu Siemens Simatic S5
     
    • befehlskompatibel
       
    • Online kompatibel (PG-Schnittstelle)
       
  • Unterstützung verschiedener S5 CPU-Typen
     
  • plattform-unabhängig
     
  • verfügbar für verschiedene Hardware- und Betriebssystem-Plattform
     
  • echtzeitfähige Simulation unter Windows
     
  • hohe Performance unter Ausnutzung aktueller Prozessorleistung
     

Unterstützte Simatic S5 CPU Varianten

  • AG 135U CPU 928B
  • AG 155U CPU 948
  • AG 115U CPU 945 (i.V.)
  • weitere auf Anfrage

Anwenderhandbuch

Referenz-Handbuch

MC5 Operationsvorrat

Developer's Guide

Betriebssystem Umgebung

  • embedded Linux
  • eCos Echtzeitbetriebssystem
  • Windows
  • weitere auf Anfrage
    Die Runtime-Software ist vollständig in C/C++ geschrieben und weitgehend Betriebssystem- und Hardware-unabhängig.
    Eine Abstraktionslayer im Sourcecode ermöglicht die effektive Anpassung an die Systemumgebung.

System Interface

Die ETHyPLC-S5 Runtime kann über ein System-Interface mit der Außenwelt (der Systemumgebung des Zielsystems) kommunizieren.
Das System Interface dient zum Einen dazu, die Baugruppenumgebung der realen (zu ersetzenden) Steuerung nachzubilden, weitgehend ohne das bestehende S5-Anwenderprogramm ändern zu müssen.
Zum Anderen ermöglicht es das System Interface, zusätzliche Funktionalitäten der Systemumgebung aus dem S5-Anwenderprogramm nutzen zu können (z.B. Kommunikation über TCP/IP, PROFINET usw..)

Folgende Kommunikationsmechanismen gibt es:

  • digitale Peripherie mit/ohne Prozeßabbild
  • Datenaustausch über Globaldatenbereich
  • Datenaustausch über Datentransferbereich ("Kacheln")
  • Mehrprozessorkommunikation
  • Prozeßalarm (OB2..OB8)
  • Externe Eventgenerierung (über integrierte Sonderfunktion OB210)
  • Frontpanel Interface (LED Statusanzeigen und Switches (RUN, STOP, MRES)

Je nach Systemplattform sind die Kommunikationsmechnismen unterschiedlich implementiert.

Konfiguration des System-Interfaces

Konfiguration zur Compilezeit

Abhängig vom Zielsystem können verschiedene System Interface Mechanismen bereits bei der Kompilierung der S5-Runtime festgelegt werden.
In diesem Fall sind entsprechende Funktionen im C-Sourcecode applikationsspezifisch zu implementieren

Konfiguration bei Start der Runtime

Die S5-Runtime verfügt über ein Kommandozeilen-Interface. Auf Zielsystemen, die den dynamischen Aufruf von Applikationen zur Laufzeit erlauben (z.B. Linux), können verschiedene Einstellungen in der Kommandozeile vorgenommen werden.

DX1 Parametrierung

Über den reservierten, erweiterten Datenbaustein DX1 können Anwenderprogramm-spezifische Einstellungen parametriert werden.
Der Aufbau des DX1 orientiert sich dabei an der Struktur des DX0 der CPU 928B.

Allgemeiner DX1 Aufbau
  • Bausteinheader 5 Worte (wird vom PG-Tool erzeugt)
  • 3 Worte DX1-Header
    • DW 0: KH=4D41 'M A'
    • DW 1: KH=534B 'S K'
    • DW 2: KH=5831 'X 1'
  • Parameterblöcke
    mehrere Blöcke unterschiedlicher Länge (je nach Parameteranzahl)
  • Endekennung KH=EEEE

Ein einzelner Parameterblock besteht aus 1 bis n Datenwörtern. Diese enthalten:

  • die Blockkennung (1. Byte)
  • die Blocklänge (2. Byte)
  • die Blockparameter

Die verschiedenen Parameterblöcke sind systemspezifisch und sind in den jeweiligen Implementierungen beschrieben.

Systemspezifische Implementierungen

Linux Systeme

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Windows Systeme

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Embedded RTOS Systeme

eCos

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Hinweise:
SIMATIC, STEP, S5, S7 und SINEC sind eingetragene Warenzeichen der Siemens AG.