IEC 61499-1: Der Funktionsbaustein – Lego-Prinzip für moderne Steuerungssysteme in Land- und Baumaschinen

Willkommen zu unserer Kurzzusammenfassung über IEC
61499-1, einem Schlüsselstandard, der unser Verständnis
von modernen Steuerungssystemen revolutioniert – vergleichbar mit
dem vielseitigen Lego-Prinzip für komplexe technische
Aufgaben.Was ist IEC 61499-1? Dieser Standard,
offiziell als „Funktionsbausteine für industrielle Leitsysteme –
Teil 1: Architektur“ bekannt, definiert eine allgemeine
Architektur und Leitlinien für die Anwendung von
Funktionsbausteinen in verteilten industriellen
Leitsystemen. Er ist das Fundament für die Entwicklung
flexibler, wiederverwendbarer und verteilter
Steuerungslösungen.Das „Lego-Prinzip“: Funktionsbausteine
als modulare Bausteine Der Kern der IEC
61499-Architektur sind die Funktionsbausteine (Function
Blocks). Stellen Sie sich diese als standardisierte
Lego-Bausteine vor:• Jeder Baustein ist eine funktionale
Software-Einheit, die eine benannte Kopie einer
Datenstruktur und zugehörige Operationen umfasst.• Diese
Bausteine können Basis-Funktionsbausteine sein,
die ihr Verhalten über Ausführungssteuerungspläne (ECC)
definieren, oder zusammengesetzte
Funktionsbausteine, die aus Netzwerken kleinerer
Bausteine bestehen.• Das „Lego-Prinzip“ zeigt sich besonders in
der Möglichkeit, Unteranwendungen
(Subapplications) zu definieren, die selbst wieder aus
Funktionsbausteinen bestehen und über mehrere Ressourcen verteilt
werden können. Funktionsbausteine sind dabei „atomare Einheiten“
der Verteilung. Dies fördert eine hierarchische und
modulare Systementwicklung, genau wie beim Bauen mit
Lego-Steinen.Ereignisgesteuert und verteilt: Dynamik für
moderne Maschinen Im Gegensatz zu traditionellen
zyklischen Steuerungen ist IEC 61499-1
ereignisgesteuert. Das bedeutet, dass die
Ausführung eines Funktionsbausteins durch das Eintreten von
Ereignissen an seinen Eingängen ausgelöst wird, anstatt durch
einen festen Takt. Dies ermöglicht eine reaktionsschnelle
und effiziente Abarbeitung von Steuerungsaufgaben, was
besonders in dynamischen Umgebungen wie Land- und Baumaschinen
entscheidend ist.Die Architektur ist speziell für
verteilte industrielle Leitsysteme konzipiert,
die aus miteinander verbundenen Geräten bestehen, die über
Kommunikationsnetzwerke miteinander kommunizieren. Eine Anwendung
kann sich über mehrere Geräte und Ressourcen erstrecken, was die
Implementierung komplexer Funktionen über verschiedene
Hardware-Komponenten hinweg ermöglicht.Die Vorteile:
Interoperabilität, Portierbarkeit, Konfigurierbarkeit
Das übergeordnete Ziel der IEC 61499-Standards – einschließlich
IEC 61499-2 (Anforderungen an Software-Werkzeuge) und IEC 61499-4
(Regeln für Normerfüllungsprofile) – ist die Förderung von:•
Interoperabilität von Geräten verschiedener
Lieferanten.• Portierbarkeit von Software
zwischen Software-Werkzeugen verschiedener Lieferanten.•
Konfigurierbarkeit von Geräten verschiedener
Anbieter durch Software-Werkzeuge.Dies ist entscheidend für Land-
und Baumaschinen, wo Komponenten oft von verschiedenen
Herstellern stammen und eine nahtlose Integration und flexible
Anpassung unerlässlich sind. Der Standard bietet auch Mechanismen
für das Management von Anwendungen, Ressourcen und
Geräten sowie die Interaktion mit bestehenden
speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPSen), die nach
IEC 61131-3 programmiert sind [5, D.6].Zusammenfassend bietet IEC
61499-1 ein robustes Framework, um moderne, hochkomplexe und
verteilte Steuerungssysteme zu entwerfen und zu implementieren –
und das alles mit der Einfachheit und Flexibilität eines
modularen Lego-Baukastens.