Plug and Play für die Industrieautomatisierung

Die Technologie

CHROMOSOME Modeling Tool vor Anlage

Unsere Softwarelösung Chromosome, mit der auch unser Produkt SensorLink betrieben wird, ist ein verteiltes Betriebssystem für eingebettete Systeme. Es ist speziell für sich häufig ändernde verteilte Systeme geeignet. Insbesondere wenn die Daten verteilt, oder nahe am Erzeuger verarbeitet werden, wie beispielsweise Sensornetzwerke. 20 Personenjahre Entwicklung stecken in der Software.

Das Problem

Komplexe verteilte Systeme werden oft einmal genau geplant unter Berücksichtigung verschiedenster Anforderungen, wie Zeitverhalten und Sicherheit. Solche Systeme sind nur schwer im Nachhinein zu erweitern ohne bestehende Anforderungen zu verletzen, vor allem wenn das alte System schlecht dokumentiert wurde oder die Entwickler nicht mehr verfügbar sind. Die bekannte Einstellung entsteht:

„Never change a running system“

Möglichkeiten zur Modernisierung werden nicht genutzt oder es wird aufwendig ein neues paralleles System entwickelt.

Die Lösung

„Let your running system evolve!“

Bei der Entwicklung mit Chromosome werden diese Anforderungen in einem Werkzeug modelliert und sind dem System bekannt, so dass es sich bei Änderungen selbst konfigurieren kann ohne bestehende Anforderungen zu verletzen.

Chromosome wurde in verschiedenen Bereichen erfolgreich eingesetzt:

Chromosome, besteht aus zwei Komponenten: einem Modellierungswerkzeug, mit dem Entwickler die Anforderungen an das System spezifizieren und einem Laufzeitsystem, welches diese Anforderungen im verteilten System umsetzt.

Featureübersicht

  • Flexible Datenvorverarbeitung
  • Holistische Kontrolle über Datenrate und -menge
  • Umfassendes Rechtemanagement
  • Individuelle oder vorkonfigurierte Apps
  • Apps zwischen Instanzen verschiebbar
  • Nahtlose Cloud-Anbindung
  • Integrierte Datensicherheit
  • Kompatibel zu OPC-UA, IO-Link und weiteren
  • Individuelle Dashboardgestaltung

Modellierungswerkzeug

Zunächst entwerfen Entwickler mittels eines grafischen Editors die Basis für die Anwendung: Welche Daten sollen ausgetauscht werden? Welche Funktionen benötigen welche Daten und welche Ergebnisse produzieren sie? Welche Funktionen laufen in welchen Steuergeräten? Welche Anforderungen bezüglich dem Zeitverhalten gelten für die Funktionen? Und schließlich: Wie viel Flexibilität soll jeder Teil des Systems enthalten? Kann ich beispielsweise Software zur Laufzeit nachladen oder neue Geräte in das System integrieren?

Im Anschluss an diese Modellierung werden mittels automatischer Codegenerierung entsprechende Codegerüste generiert, in denen die Softwareentwickler die eigentlichten Funktionen implementieren.

  • Connector.

    Systemmodellierung

    Die Struktur und Anforderungen des Systems kann in grafischen Editoren modelliert werden.

  • Connector.

    Echtzeitvisualisierung

    Das Modellierungswerkzeug verbindet sich mit dem laufenden System und kann so den aktuellen Zustand visualisieren (aktive Softwarekomponenten, Kommunikationspfade, Log-Nachrichten, …).

  • Connector.

    Iterative Entwicklung (Model@Runtime)

    Das Modell eines laufenden Systems kann herunter geladen werden und iterativ modifiziert und live eingespielt werden. Eine Validierung überprüft ob Änderungen bestehende Anforderungen einhalten.

Laufzeitsystem

Um die entwickelten Funktionen ausführen zu können und dabei die ursprünglichen Anforderungen zu erfüllen, bietet das Chromosome Laufzeitsystem eine portable Ausführungsumgebung an. Funktionen werden dann ausgeführt, wenn die benötigten Daten vorliegen. Sollen Geräte oder Softwarefunktionen zur Laufzeit hinzugefügt werden, wird zunächst geprüft, ob diese Änderung ohne negativen Einfluss auf die bereits laufenden Funktionen durchgeführt werden kann. Nur wenn dies der Fall ist, werden neue Geräte und Funktionen integriert.

  • Connector.

    Plug & Play

    Softwarekomponenten können dynamisch zur Laufzeit auf einem beliebigem Gerät im Netzwerk nachgeladen werden. Die Kommunikation der Komponenten wird automatisch konfiguriert, auf Basis einer Beschreibung der Anforderungen an die Daten.

  • Connector.

    Harte Echtzeit

    Einhaltung harter Echtzeitschranken (Latenz, Durchsatz, …) garantiert, dank formaler Analyse.

  • Connector.

    Sicherheit

    Verwendet modernste Verschlüsselung (durch Verwendung von OPC UA).

  • Connector.

    Peer-to-Peer Kommunikation

    Daten werden effizient zwischen den Geräten ausgetauscht die sie benötigen und müssen nicht zu einem zentralen Server geschickt werden.

  • Connector.

    OPC UA

    Daten können per OPC UA abgefragt werden, dem Kommunikationsstandard für Industrie 4.0.

  • Connector.

    Plattformunabhängig

    Software kann unabhängig von konkreter Plattform (Linux, Windows, FreeRTOS) und Kommunkationsprotokollen (TCP/IP, OPC UA) entwickelt werden, dank Hardwareabstraktionsschicht. Portierung auf neue Plattformen ist einfach möglich, sprechen sie uns an!

Interesse?

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Beispielhafter Arbeitsablauf

  • Connector.

    Das Modellierungswerkzeug liest den aktuellen Systemzustand ein. In diesem Beispiel sind drei Chromosome Geräte im Netz. Ein Sensor liest Daten und schickt diese zu einer Datenbank auf einem anderen Gerät.

    Arbeitsablauf Schritt 1

  • Connector.

    Der Entwickler erstellt einen neuen Komponententyp. Dieser soll die empfangenen Daten an SAP senden. Der Entwickler muss sich nicht um die Schnittstelle und Kommunikation kümmern – diese ist generiert bzw. konfiguriert sich zur Laufzeit selbst – und muss nur noch die eigentliche Funktion implementieren – hier das Senden der Daten an SAP.

    Arbeitsablauf Schritt 2

  • Connector.

    Die neue Komponente wird per Drag and Drop auf ein Gerät geladen.Arbeitsablauf Schritt 3

  • Connector.

    Der Kommunikationspfad wird automatisch konfiguriert (der semantische Datentyp von Temperatursensor und SAP-Konnektor stimmen überein). In diesem Beispiel kann Gerät A nicht direkt mit Gerät C kommunizieren. Chromosome richtet automatisch den Umweg über Gerät B ein. Die technischen Details sind im Screenshot ausgeblendet, die rote Box zeigt diese aber für den relveanten Pfad.Arbeitsablauf Schritt 4

  • Connector.

    Zwischenzeitlich wurde ein neues Gerät hinzugefügt, das automatisch vom System erkannt wurde. Allerdings wird der Kommunikationspfad nicht eingerichtet, da das System erkannt hat das die Bandbreite nicht für beide Sensoren ausreicht.Arbeitsablauf Schritt 5

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