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05. November 2010

Open Source Software und MSR-Hardware steigern Produktivität

Wenn man von Open Source Software spricht, wird in erster Linie nur die reine Software-Lösung gesehen. Doch Software wird in Kombination mit Hardware benutzt, zum Beispiel für die Erfassung, Bearbeitung und zur Bereitstellung der Messdaten in Datenbanken. Intelligente, dezentrale Hardware-Komponenten, die dank eigenem Betriebssystem Rechner überflüssig machen, bilden zusammen mit Open Source Software eine perfekte Kombi.

Bei der Erfassung von Sensordaten oder zur Steuerungen von Maschinen oder Motoren arbeiten Hard- und Software-Komponenten Hand in Hand. Die Filterung oder Weitergabe der Daten an Datenbanken übernimmt die Software. Lange Zeit haben proprietäre Lösungen den Markt bestimmt. Doch Open-Source-Lösungen gewinnen zunehmend an Beliebtheit. Mit der Verbreitung dezentraler Hardware-Elektronik wächst auch die Überlegung, die Software-Ebene aus dem PC zu verlagern, um die zentrale Steuerung zu entlasten. „Dies setzt voraus, dass die dezentralen Systeme wie kompakte Rechner aufgebaut sind, damit sie selbstständig arbeiten können“, erläutert René Ohlmann, Geschäftsführer der Addi-Data GmbH in Rheinmünster. „Wir haben den Trend und die Notwendigkeit früh erkannt und bieten eine Reihe an dezentrale Hardware-Plattformen mit integrierter Open Source Software.“

Die PAC-Systeme der Serie MSX-Box sind dezentrale Echtzeit-Lösungen für die Mess- und Steuerungstechnik. Prinzipiell sind sie kompakte, dezentrale PC. Sie bestehen aus einer Hardware- und einer Software-Ebene. Die Hardware-Ebene basiert auf PCI- bzw. Compact-PCI-Karten. Darunter befindet sich die Controller-Karte mit MIP-Prozessor aus eigener Entwicklung. „Dadurch ist die Karte langfristig lieferbar“, fügt R. Ohlmann an. Die Software-Ebene basiert auf Linux mit RTAI-Erweiterung oder Kernel 2.6 mit RT-Preempt. Eine Live-DVD mit der weitverbreiteten Eclipse-Entwicklungsumgebung und der Kubuntu-Distribution rundet das Paket ab. Mit der Live-DVD stehen dem Anwender diverse Tools zur Verfügung, um seine Applikation zu entwickeln. Da die Messkarten beliebig austauschbar sind – auch Messkarten anderer Hersteller lassen sich verwenden –, können die MSX-Boxen je nach Anforderungen angepasst werden. „Als wir die MSX-Box im Jahr 2003 eingeführt haben, steckte das Thema Linux in der Automatisierungswelt noch in den Kinderschuhen“, setzt der Geschäftsführer fort. „Wir waren sozusagen Vorreiter. Die Entwicklung hat bestätigt, dass wir damals schon die richtige Richtung gewählt haben.“


Intelligenz für dezentrale Lösungen
Immer mehr dezentrale Lösungen sind heutzutage im Einsatz. Im Gegensatz zu PC-basierten Lösungen ermöglichen sie einen direkten Anschluss von Sensoren und Aktoren. Ein weiterer Vorteil ist die kompakte Bauweise. Bei den dezentralen Modulen gibt es unterschiedliche Ansätze, insbesondere im Hinblick auf die Wahl des Feldbusses und auf die Leistungsfähigkeit der Hardware. Es gibt sowohl einfache E/A-Module, die Signale ein- oder ausgeben und es gibt intelligente Systeme, die in der Lage sind, Berechnungen durchzuführen, Messwerte oder -daten zu filtern, um so nur relevante Nutzdaten weiterzugeben. Der Vorteil: Diese Systeme weisen eine eigene Intelligenz auf, die Rechner überflüssig machen und darüber hinaus sogar im Stand-alone Modus arbeiten können. Die Systeme der Serie MSX-E gehören zu den intelligenten Lösungen, die sowohl Plug-and-play benutzt werden können und –dank eigenem Betriebssystem Linux – individuell anpassbar sind. „Diese Anpassungen können sowohl von unseren Mitarbeitern vorgenommen werden als auch vom Anwender selbst“, erklärt R. Ohlmann. „Der Anwender kann den Quellcode beliebig ändern. Nur die sicherheitsrelevanten Bereiche, die den reibungslosen Einsatz der MSX-E-Systeme gewährleisten, bleiben verborgen.“

Für die Entwicklung steht eine Live-DVD mit verschiedenen Entwicklungs-Tools zur Verfügung. Wie bei der MSX-Box basiert sie auf der Eclipse-Entwicklungsumgebung und der Kubuntu-Distribution. Durch die Offenheit der Systeme ist der Anwender also nicht herstellerabhängig, um Anpassungen durchzuführen und kann dadurch auch auf externe Dienstleister zurückgreifen. Zum Schutz des eigenen Know-hows sind die selbstentwickelten Applikationen über Passwort gesichert. Für eine einfache Integration dezentraler Systeme ist es sinnvoll, Standardprotokolle für die Datenübertragung zu verwenden. Dies ermöglicht zugleich eine einfache Anbindung zu bestehender Hardware. Deshalb ist die Wahl des Feldbusses bei den Systemen MSX-E auf Standard-Ethernet gefallen. Sie lassen sich somit problemlos in das Firmennetzwerk integrieren. Durch die Verwendung von Standardtechnologien, wie SOAP oder Modbus, können die MSX-E einfach mit SPS kommunizieren und übernehmen schnelle Messaufgaben, die SPS nicht meistern können.

Um die Produktivität zu steigern, spielt der Faktor Effizienz eine entscheidende Rolle. Deshalb ist es sinnvoll, Hard- oder Software-Plattfomen anpassen zu können. Doch sollte dies nicht auf Kosten der Flexibilität erfolgen. R. Ohlmann: „Mit der Verwendung von Open Source und anerkannten Standards lassen sich individuelle Lösungen realisieren, ohne auf proprietäre Systeme zugreifen zu müssen.“ Ein weiterer Bestandteil der Produktivitätssteigerung sind die Kosten. Mit Open-Source-Lösungen entfallen die Lizenzkosten, die auch für Mess- und Steuerungssoftware erforderlich sind. Hinzu kommt, dass der Anwender nicht dem Update-Zwang lizenzbasierter Software unterliegt. „Im Fall unserer PAC-Systeme MSX-Box und den Ethernet-Systemen MSX-E hat die Verwendung von Open Source Software einen eindeutigen Vorteil: die Tools, die wir zur Entwicklung anbieten, werden dank der aktiven Community kontinuierlich ergänzt und verbessert“, freut sich der Geschäftsführer. „Das wiederum sichert die Investitionen des Anwenders unter der Voraussetzung, dass der Hardware-Hersteller eine Langzeitlieferbarkeit seiner Produkte gewährleistet.“

Die Produktivität einer Anlage lässt sich erhöhen, wenn die Hardwarekomponenten mit leistungsfähiger Software ergänzt werden. Diese dient dazu, erfasste Daten schnell zu visualisieren und automatisch in Datenbanken oder in übergeordnete Ebenen, wie MES oder ERP, zur Auswertung zu übertragen. Dazu dient das Database Connect, eine Software, die primär für den Einsatz mit den Ethernet-Systemen MSX-E entwickelt wurde. Doch kann Database Connect auch in Verbindung mit anderer Hardware benutzt werden. „Wer Database Connect nutzen möchte, wird Zugriff zum Quellcode erhalten, um Anpassungen durchführen zu können“, erklärt R. Ohlmann weiter.


Fazit
In der Mess- und Automatisierungstechnik ist der Open-Source-Ansatz softwareseitig ein entscheidender Vorteil für die Hardware-Plattform im Hinblick auf Flexibilität und Investitionssicherheit. „Die konsequente Nutzung von industriellen Standards, die Offenheit und die Transparenz unterstützen die Philosophie der Langzeitverfügbarkeit unserer Produkte, die wir seit 1984 pflegen“, schließt R. Ohlmann ab.

Weitere Informationen unter www.addi-data.de.

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