Modernes Software-Engineering und seine Stärken Part I

Mit ctrlX AUTOMATION ist Bosch Rexroth in eine neue Automatisierungswelt aufgebrochen. Welche Vorteile sehen Sie in der Software-Architektur?

Die neue Steuerungsarchitektur soll helfen, OT und IT besser zu verbinden und dabei vor allem auf offene Standards setzen – und die Lösung hält, was sie verspricht. Denn die Software-Architektur der ctrlX CORE Steuerung baut mit Ubuntu Core auf ein quelloffenes Standard-Betriebssystem auf. Mit dem PREEMPT_RT-Patch des Real-Time-Linux-Projekts können die im Automatisie­rungs­umfeld üblichen Echtzeitanforderungen gewährleistet werden.

In der Architektur von ctrlX AUTOMATION wird konsequent auf Paketierung der einzelnen Komponenten in Snap-Paketen der Paketverwaltung Snappy aufgebaut, die von Haus aus Updates und Rollbacks unterstützt. Auf Architektur-Ebene wird im Gegensatz zu allen anderen mir bekannten und verbreiteten Steuerungen nicht zwischen IEC61131-Applikationen und Applikationen anderer Programmierplattformen unterschieden – die Runtime steht einfach als App für ctrlX AUTOMATION zur Verfügung. Lediglich die Projektierung bzw. das Deployment erfolgt aktuell über eigene Tools für PLC- und IO-Engineering.

Eine zentrale Komponente der internen Software­archi­tektur ist der ctrlX Data Layer. Dieser bietet die Möglichkeit, systemweit über eine einheitliche, sprechende Adressierung beliebig strukturierte Daten auszutauschen. Der ctrlX Data Layer kann als generische Schnittstelle und Abstraktionsschicht für Interpro­zess-, aber auch Intersystem-Kommunikation genutzt werden. Dabei agiert er als ein Data Broker, um den Zugriff auf den eigentlichen Speicher zu organisieren. Auch getrennte Software­-Kompo­nenten auf Basis der gleichen Hoch­sprache können auf diese Weise Daten austauschen.

Des Weiteren können die Apps in beliebigen Program­miersprachen rein auf strukturierten Daten im ctrlX Data Layer arbeiten und sind somit unabhängig von der technischen Übertragungsschnittstelle. ctrlX AUTOMATION generalisiert dieses Konzept sehr konsequent und macht es für beliebige Ausführungsum­gebungen und verbundene Systeme nutzbar.

Warum ist durchgängige Offenheit ein wichtiges Kriterium im Software-Engineering?

Offenheit ist in der Automatisierungswelt nicht selbstverständlich bzw. die Ausnahme. Softwaresysteme lösen heute sehr komplexe Probleme – auch und besonders – in der Automatisierungstechnik. Entsprechende Softwarelösungen weisen jedoch selbst eine gewisse innere Komplexität auf. Eine gute Software­architektur hilft mittels Strukturier­ung und Modularisierung die Komplexität bei Entwicklung, Wartung und Pflege handhabbar zu machen. So entstehen Teil­komponenten innerhalb der Software mit kleineren, fokussierten Funktionalitäten und Verantwortlichkeiten. Durch­gängige Offenheit ist im Software-Engineering deshalb sehr wichtig.

Offenheit führt beim Software-Engineering zu mehreren positiven Effekten. So sind beispielsweise klar abgegrenzte Teilkomponenten leichter zu verstehen. Änder­ungen in Teilkomponenten führen weniger oft zu unerwünschten Auswirkungen auf andere Funktionalitäten und die Testbarkeit verbessert sich. Dazu kommt, dass die Entwicklung leichter innerhalb eines Entwicklungsteams oder über mehrere Teams verteilt werden kann. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass bei entsprechendem Schnittstellendesign die Komponenten intern mit unterschied­lichen Technologien umgesetzt werden können.

XITASO ist bei der Entwicklung von Automatisierungs- und IoT-Systemen oftmals in der Rolle eines Software-Integrations-Unternehmens tätig. Unsere Software sorgt dafür, dass verschiedene Teilsysteme reibungslos miteinander und mit den Anwendenden des Systems interagieren. Die Problemkomplexität, die sich heute für Softwaresys­teme ergibt, benötigt eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zur Lösung der Aufgabe. Gerade Automatisierungssysteme entstehen heute in Zusammenarbeit verschiedenster Disziplinen wie Maschinenbau, Elektrotechnik, Software Engineering und Design.

ctrlX AUTOMATION sehen wir als richtungweisend für technologische Offenheit im Steuerungs­markt. Entwickelnde von Applikationen für ctrlX AUTOMATION besitzen den vollen Zugriff auf ihr System bei gleichzeitig hoher IT-Security des Gesamtsystems. Sie können so zum einen die Softwaretechnologie ihrer Wahl einsetzen und zum anderen die Plattform weitgehend gemäß den jeweiligen Anforderungen konfigurieren. Mindestens ebenso wichtig ist es, dass die Softwarekomponenten der Plattform ctrlX AUTOMATION selbst offen gestaltet sind: für zentrale Bausteine wie den ctrlX Data Layer, den Scheduler oder auch die EtherCAT-Komponente werden APIs und SDKs angeboten.

Entwickelnde sind dadurch nicht auf die Plattformkomponenten des herstellenden Unternehmens beschränkt, sondern besitzen eine große Wahlfreiheit, diese Komponenten über die angebotenen Schnittstellen in selbstentwickelten Softwarekomponenten einzubinden. Der architektonische Ansatz von ctrlX AUTOMATION erlaubt es, unterschiedliche Programmiersprachen und Laufzeitumgebungen innerhalb derselben Steuerung einzusetzen, was ebenfalls große Flexibilität ermöglicht.

Lesen Sie in Teil 2 dieses Interviews, was die dritte Stärke „Automatisierung in der Automatisierung“ für das Software-Engineering bedeutet.

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