Moderne Prozessleitsysteme bieten eine Durchgängigkeit bis in die Feldgeräte und benötigen damit abhängig von den eingesetzten Feldbussystemen unterschiedliche Konfigurations- und Parametrierdialoge. Um sie dennoch möglichst einfach und intuitiv zu bedienen, sind bekannte Benutzeroberflächen aus dem IT-Umfeld hilfreich. Sie erleichtern dem Ingenieur und dem Bediener die Anwendung.
Insbesondere der Einsatz von Virtualisierungstechnologie bietet ein passendes, homogenes Arbeitsumfeld, das vor allem die plattformabhängigen Stärken bereitstellt. Dabei ist Linux als Betriebssystem aufgrund der hohen Stabilität für den Einsatz in modernen Prozessleitsystemen prädestiniert. Wesentliche und wichtige Prozessleittechnik-Anforderungen können unter Verwendung von Standard-Technologien von Linux, ohne Entwicklung von proprietären Lösungen der PLS-Hersteller, optimal erfüllt werden. Die nach wie vor führende Position von Apache als Webserver-Plattform weit vor Microsoft IIS (Internet Information Server), sowie viele gängige, offene Standards wie Java Plattform Enterprise Edition, XML, SOAP usw. (diese Software-Lösungen ermöglichen übrigens auch eine Plattform übergreifende Portierung) und nicht zuletzt die Möglichkeit den vollkommen offenen Linux- Quellcode individuell für eine eigene Anwendungsentwicklung zu optimieren, stellen eine einzigartige Möglichkeit der Softwareentwicklung im Gegensatz zu den bei Windows-Betriebssystemen vorhandenen Barrieren dar. PHP (Hypertext Preprocessor), Flash und SSL sorgen dafür, dass dem Anwender bei Bedarf alle Daten rasch und sicher zur Verfügung gestellt werden können. Die Verwendung von Python als interpretative Sprache für eine flexible Visualisierung zur beliebigen grafischen Gestaltung der Bediener-Stationen bietet sich dabei förmlich an.
Beide Welten verbinden
Um die gleichzeitige Nutzung der beiden Betriebssysteme Linux und Windows für den Anwender komfortabel zu ermöglichen, kommt eine virtuelle Maschine – Vmware – mit einen VIX-API zum Einsatz. VMware unterstützt Multiprozessorsysteme und ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb von Linux und Windows auf einem PC. Jede virtuelle Maschine stellt einen vollständigen PC dar, mit definierbarem Prozessor, Arbeitsspeicher, Netzwerkverbindungen und Peripherie-Ports. Per Mausklick kann zwischen den Betriebssystemen gewechselt, Dateien können zwischen den virtuellen Maschinen per Drag-and-Drop ausgetauscht und alle Peripheriegeräte verwendet werden.
Das VIX-API von VMware ermöglicht darüber hinaus die vollständige Steuerung der Virtuellen Maschine und ermöglicht damit die Integration von Windows-Applikationen quasi in Form eines integrierten Editors in Linux-Applikationen. Das Windows basierende Automation Studio ist für die komplette Konfiguration der Hardware in Form einer VM in das Engineering-Tool CaeManager integriert. Ein Start des Hardware-Editors erfolgt somit automatisch aus einer Linux-Applikation.
Virtual Network Computing (VNC) basiert auf VNC-Server und VNC-Viewer, wobei die beiden Programme auf unterschiedlichen Betriebssystem-Plattformen laufen können. Damit ist es möglich, von z.B. einem Windows Vista Desktop aus direkt auf einen Novell Linux Desktop zuzugreifen. Da VNC auch als Java-Variante existiert, kann somit ein Fernzugriff direkt aus dem Explorer heraus durchgeführt werden, ohne ein Programm auf der Maschine installieren zu müssen. Der große Vorteil besteht darin, dass gleichzeitig mehrere Sessions für den Remotezugriff gestartet werden können. Für eine Anwendung wie „Concurrent Engineering“ über VNC-Zugriff von beliebigen Windows-Arbeitsplätzen auf den zentralen Linux-Server spielt hier Linux seine Stärken voll aus.
Leistungsfähige Komponenten
Neben den Cluster-Lösungen unter Linux-Betriebssystemumgebungen für eine hohe Verfügbarkeit, die Lastverteilung und Grid Computing stellt Heartbeat eine der wichtigsten und leistungsfähigsten Komponenten der Linux-Hochverfügbarkeits-Lösung dar.
Dank Failover-Mechanismen können Systeme mit Master/Slave-Betrieb auch mit Hot-Standby-Funktionalität ausgestattet werden. Die Bündelung ermöglicht es, mehrere physikalische Netzwerkkarten für einen Kommunikationsweg einzusetzen, um bei Ausfall einer Netzwerkkarte, einem defekten Patchkabel oder einem defekten Switch im Netzwerk keine Unterbrechung der Kommunikation zu verursachen. Die Datenbank-Bibliothek Berkeley bildet die Basis für alle historischen Daten im Prozessleitsystem. Sie fällt durch eine sehr einfache Struktur im Vergleich zu anderen Datenbanksystemen wie z.B. Microsoft SQL Server und Oracle auf. Die Datensätze sind immer sortiert, wodurch historische Datensätze effizient gelöscht und eingefügt werden können. Die damit erzielbare Leistung bei der Darstellung von Trenddaten aus historischen Archiven ist bemerkenswert hoch. Die GNU Compiler Collection gestattet, neben einem Parallel-Compiling auf einem lokalen Rechner, durch Einsatz der Technologie Icecream von Novell eine Verteilung der Kompilierungsaufgaben auf beliebige andere, über Netzwerk erreichbare Computer. Remote-Compiling erlaubt es auch, Kompilierungsaufgaben anzunehmen und diese an andere im Netzwerk verfügbare Computer weiter zu delegieren. Auf Grund dieser parallelen Bearbeitung auf mehreren Computern, wird ein effizientes Kompilieren des Projektes erreicht. Das Herzstück bildet dabei ein zentraler Server, der die Kompilierungs-Aufgaben zum schnellsten, gerade verfügbaren Server dynamisch delegiert. Gerade bei großen Prozessleitsystemen steht man sehr häufig vor der Tatsache, dass einige wenige Ressourcen extrem, viele andere jedoch mäßig oder überhaupt nicht ausgelastet werden.
Barrieren von Linux und Windows überbrücken
Eine Entscheidung für Linux ist trotz vieler benannter Vorteile von den Anwendern meist nicht so leicht zu treffen, da viele notwendige Tools für Feldbus-Management momentan ausschließlich für Windows verfügbar sind. OPC (OLE for Process Control) basierend auf DCOM ist dabei ein Beispiel für eine populäre und weit verbreitete Software mit extremer Bindung an Microsoft.
Obwohl die Spezifikation für das kommende OPC UA (Unified Architecture) eine neue Generation von OPC-Servern mit WSDL (Web Services Description Language) statt COM-Interface definiert und so die Portabilität und Plattform-Unabhängigkeit zukünftig nun sicherstellt, erfordern die momentan vorhandenen OPC-Lösungen noch Windows-Umgebungen. Moderne Virtualisierungstechnologien überbrücken bisher vorhandene Barrieren. Damit geben sie dem Anwender erstmals die Möglichkeit der freien, lockeren Meinungsfindung, um eine für seine Anforderungen optimale Lösung zu erreichen.
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