Verdrahten versus Programmieren

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B&R Industrie-Elektronik GmbH

Die Wahl der richtigen Programmiersprache

Ein weiterer Aspekt ergibt sich im Aufbau und Sprachumfang der zu einem Sicherheitssystem notwendigen Konfigurationssoftware. Die ISO 13849-1 unterschiedet zwischen Programmiersprachen mit eingeschränktem Sprachumfang (LVL „Limited Variability Language“ genannt) und solchen mit uneingeschränktem Sprachumfang (im folgenden FVL „Full Variability Language“ genannt).

Programmiersprachen mit eingeschränktem Sprachumfang (LVL) stellen die Möglichkeit zur Verfügung, vordefinierte Bibliotheksfunktionen zu kombinieren, um die Sicherheitsanforderungen im Programm umzusetzen. Außerdem wird der Anwender vor den sonst in der Programmierung üblichen Fehlerquellen geschützt. So ist beispielsweise das Bilden von Schleifen, die Verwendung von Zeigern (Pointer) und globalen Variablen verboten. Als LVL gelten die IEC 61131-3 Programmiersprachen FUP (Funktionsblockdiagramm, Funktionsablaufplan) und KOP (Kontaktplan). Manche Hersteller bieten hier auch proprietäre Lösungen an, wodurch aber das Applikationsprogramm bei einem Systemwechsel auf ein neues System nicht übernommen werden kann.

Programmiersprachen mit uneingeschränktem Sprachumfang (FVL) bieten alle Möglichkeiten der Programmierung. Hierzu zählen neben den in der IEC 61131-3 genormten Sprachen AWL (Anweisungslisten) und ST (strukturierter Text) auch die Hochsprachen C, C++ und andere. Eine Programmierung in FVL kennt keine Einschränkung und beinhaltet somit auch alle Fehlermöglichkeiten die in der Programmierung denkbar sind. Hierzu zählen beispielsweise das Bilden von Endlosschleifen, Speicherverletzung durch verfälschte Zeiger oder fehlerhafter Zugriff auf globale Variablen.

Diese vielen Fehlermöglichkeiten haben zur Folge, dass für die Implementierung der Anwendungssoftware in FVL ein wesentlich aufwändigerer Entwicklungsprozess vorgeschrieben ist, als für eine Implementierung in LVL. So fordert die ISO 13849-1 demnach für Implementierungen in LVL einen sehr vereinfachten Software– Entwicklungsprozess. Für die Implementierung einer Anwendungssoftware in FVL hingegen wird auf die Normenreihe IEC 61508 verwiesen. Diese Normenreihe besteht insgesamt aus sieben Teilen mit zusammen ca. 430 Seiten. Alleine die Installation eines normkonformen Entwicklungsprozesses gemäß IEC 61508 stellt eine enorme Investition dar. Eine Software Implementierung mit FVL ist somit mit einem ungleich höheren Aufwand verbunden als bei einer Implementierung mit LVL. Bei der Wahl der Programmiersprache ist man aus diesen Gründen gut beraten, sich auf LVL festzulegen. Bei der Systemauswahl sind daher die Konfigurationssoftware und deren Klassifizierung gemäß diesen Kriterien zu berücksichtigen.

Integrated Safety Technology von B&R

B&R hat hier mit seinen Produkten der Integrated-Safety-Technology neue Maßstäbe in Bezug auf einfache Anwendungen, abgesicherte Wartungsszenarien und durchgängige Skalierbarkeit gesetzt.

Die Programmierung der Sicherheitsfunktionen erfolgt im SafeDESIGNER des Automation Studio. Dem Anwender stehen dazu neben den IEC 61131-3 konforme FUB und KOP Sprachelementen auch eine vom TÜV zertifizierte Bibliothek mit 20 Bausteinen für die Maschinenautomatisierung zur Verfügung. Diese Bausteine entsprechen vollständig dem Standard der PLCopen. Das Programmieren der Sicherheitsapplikation reduziert sich damit auf das virtuelle Verdrahten der logischen Bausteine. Diese sehr einfache und intuitive Arbeitsweise hat zur Folge, dass auch die entstehenden Anwendungen sehr klar strukturiert und übersichtlich sind. So werden Fehler schon sehr früh in allen Entwicklungsphasen vermieden. Der SafeDESIGNER trifft somit genau die Erwartungen eines LVL Programmiersystems. Dennoch ermöglicht das Toolkit die Erstellung umfangreicher, komplexer Applikationen, da es im Umfang nicht auf die Konfiguration einzelner Bausteine eingeschränkt ist, sondern eine freie Programmierung im Rahmen der für LVL erlaubten Möglichkeiten verfügbar ist. Der Programmeditor im SafeDESIGNER ist damit derzeit das einzige, zertifizierte System am Markt, dass diesen Zielkonflikt zwischen freier Programmierung und Einschränkung auf LVL meistert.

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