SIMATIC ODK 1500S - Deutschland · Industrie Workshop PC-based Automation Nov. 2015 Seite 3...

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SIMATIC ODK 1500STechnische Information

Industrie Workshop PC-based Automation Nov. 2015Seite 2

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SIMATIC ODK 1500S


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SIMATIC ODK 1500S Highlights

„Sandbox“ Ausführung für ODK RTAnwendungen

Schutz von Know How undKopierschutz in der CPU

Ausführung von Echtzeitalgorithmen

Ausführen von Code in Windows-DLLs

Windows Apps: Visual Studio

Realtime Apps: Eclipse (im Lieferumfang)

Entkopplung von Windows Anwendungenüber asynchrone Ausführung

Unterbrechbarkeit von Echtzeit-Anwendungen durch höherpriore OBs

Engineering Unterstützung

Robustheit & Echtzeit

Security

FunktionenIntuitive Verwendung von S7 FB für denAufruf von C-Funktionen

UsabilitySCL

OB 1

KOP, FUP,AWL

Graph7

C++

PLC-Programm

ODK


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SIMATIC ODK 1500S – C/C++ in einem S7-1500 Software Controller

S7-1500 Software Controller – Unterstützung dynamischladbarer Bibliotheken• Mehrere Funktionen in einer ODK Anwendung• Mehrere ODK Anwendungen gleichzeitig• Sowohl Windows- als auch Echtzeittreiber• Entwicklung in C/C++• Windows: DLL (Dynamic Link Library)

• Entwicklung mit Visual Studio C++ (Express möglich)• Asynchroner Funktionsaufruf zur Vermeidung von

Echtzeiteinflüssen• Volle Windows-Funktionalität nutzbar

• Real-time: SO (Shared Object)• Entwicklung mit Eclipse• Synchroner Funktionsaufruf (Algorithmen, Regler)

Das ODK 1500S ermöglicht die Entwicklung solcher Anwendungen

PC

PC-Hardware

Windows Software Controller

Siemens-Hypervisor

SPS-Programm ODK-

AnwendungODK-

Anwendung

Fct1FB Fct1

FB Fct2Fct2

sodll


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SIMATIC ODK 1500SEinfacher Aufruf von C Funktionen durch PLC Programm

Automatische Generierung derFunktionsbausteine für die Verwendung vonODK-Anwendungen:

§ Real-time ODK-Anwendungen haben einsynchrones Interface

§ Windows ODK-Anwendungen haben einasynchrones Interface

§ Import der Funktionsbausteine über „ExterneQuellen“


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SIMATIC ODK 1500SAusführung von Funktionen

§ Keine Echtzeiteinflüsse durch die Ausführung von WindowsFunktionen

§ First call – first service, unabhängig von der Priorität desAufrufers:§ Jede Funktion wird in einem eigenen Thread ausgeführt;§ Alle Threads haben die gleiche Priorität§ Windows übernimmt das Scheduling zwischen diesen

Threads, eine parallele oder geschachtelte Ausführung istmöglich; keine Einflussnahme durch die Steuerung möglich;

§ Synchroner Aufruf von real-time Funktionen§ Ausführung der Funktion auf der gleichen Prioritätsebene wie

der aufrufende OB§ C Funktionen können durch höherpriorisierte FB unterbrochen

werden

Windows

OB

OB

OBprioritylevel C

prioritylevel B

prioritylevel A

ODK

OBODK

OBODK

OBODKpriority

level C

prioritylevel B

prioritylevel A

Windows

Asynchrone Ausführung von Windows Funktionen: Synchrone Ausführung von Real-time Funktionen:

:


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SIMATIC ODK 1500S –Windows Development


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SIMATIC ODK 1500SWindows ODK-Anwendung – Asynchroner Ablauf

CALL FB

Nnn_Load()CALL FBOB,FB,FC

execute

Load and initialize

Nnn_MyFunc()

polling

C++

1500S

SIMATIC S7-1500 Software Controller Windows

initialize

DLL

MyFunc(&Par1, &Par2, &Par3)

{

...

Return ODK_SUCCESS;

}

Par1

Error

Par2

Par3

DoneStatus

Busy

Execute


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SIMATIC ODK 1500SWindows ODK-Anwendung – Laden der ODK-DLL

§ S7-150xS läuft in eigener Umgebung ohnedirekten Zugriff auf Windows§ Auf der Windows-Seite ist „ODK Host“ installiert§ ODK Host unterstützt:§ 32/64 Bit Treiber§ User / Service Anwendungen§ Managed / Unmanaged Code

PC

Windows

ODK Host

ODKDLL

CPU 150xS

Siemens Hypervisor

ODKDLL


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Target PC

SIMATIC ODK 1500SWorkflow – Windows ODK-Entwicklung

CPU 150xS

sclDLL

BuildEngi

neer

ing

Run

time

odk

cpp

“Interface.odk”

““<ProjektName>.cpp

Workflow

1. Erstellen der Anwendung in MSVisual Studio:§ Interface.odk:

Definition der Funktionen§ <ProjektName>.cpp:

Implementierung derFunktionen

2. Übertragen der DLL aufZielsystem (USB-Stick,Netzwerklaufwerk, etc.)

3. SCL-Sourcen für ODKFunktionen in TIA Portal Projektimportieren

4. Erstellen des PLC Programmsmit ODK Funktionsaufrufen

5. Download und Ausführen desPLC Programms


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SIMATIC ODK 1500SWindows ODK-Anwendung – PC-Anlauf

Die Einstellung „User“ / „Service“ beeinflusst denZeitpunkt des möglichen Ladens der ODK DLL.

ACHTUNG!Man muss eine ODK-DLL „verzögert“laden (siehe nächste Folie) Source: S7-1500S ODK Operator Manual


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SIMATIC ODK 1500SWindows ODK-Anwendung – PC-Anlauf

Wenn Laden der ODK-DLL fehlschlägt (Windows noch nicht bereit),dann erneut versuchen, bis es klappt.

SCL Code, TIA Portal


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SIMATIC ODK 1500SWindows ODK-Anwendung – .NET Support

• ODK Host der S7-150xS kann direkt Managed Code ladenè Aufruf von .NET Klassen und Methoden aus Managed C++ Code ODK DLL möglich!

Siehe Beispiele auf SIOS: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/106192387

S7-150xS

FB ODK_nnn

ODK DLL

(ManagedC/C++)

.NET DLL

(C#, VB.NET,managed C++)


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SIMATIC ODK 1500SWindows ODK-Anwendung – Remote Debugging

Remote Debugging Tools vonMS Visual Studio können verwendetwerden.

Menu >> Debug >> Attach to Process:

• ODK_Host_x86.exeà 32 bit DLLODK_Host_x64.exeà 64 bit DLL

MS Visual Studio – Attach to Running Process


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Live Demo

S7-1500S Open Development Kit - WindowsErstellen und Aufrufen einer C/C++ Funktion in der Software ControllerApplikation als Windows-Treiber

• Erstellen des Visual Studio Projektes• Laden der DLL auf das Runtime System• Asynchroner Aufruf einer langsamen Funktion(z.B. MessageBox)

ACHTUNG!Für Message-Box aus ODK-DLL muss man den Context=user belassen.(Context=sytem läuft in session 0à keine grafischen Elemente!)


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SIMATIC ODK 1500S –Real-time Development


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SIMATIC ODK 1500SRealtime ODK-Anwendung – Synchroner Ablauf

SIMATIC S7-1500 Software Controller Realtime Side

CALL FB

Nnn_Load()CALL FBOB,FB,FC

Execute

SOLoad and initialize

MyFunc(&Par1, &Par2, &Par3)

{

...

Return ODK_SUCCESS;

}

Nnn_MyFunc()

Par1

Status

Par2

Par3

C++

1500S

Initialize

Execute


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PCSoftware Controller

ODK Host (Sandbox)

SIMATIC ODK 1500SRealtime ODK-Anwendung – Ausführung in „Sandbox“

OB

ODKapplication

Fct1

Fct2

FB Load

FB Fct1

FB Fct2

FB Unload

Kein Ausspähen des Software Controller und Anwendungs-Know-How möglich!

Real-time Anwendungen laufen in einer„Sandbox“

§ Kapselung des ODK Codes§ Kein Zugriff aus SPS Speicher (Security!)§ Im Moment kein Zugriff auf Hardware

§ Verfügbare Bibliothek:§ NewLib

(außer Abhängigkeiten von Betriebssystem API)

copy in

copy out


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Target PC

SIMATIC ODK 1500SWorkflow – Real-time ODK – Entwicklung

CPU 150xS

scl

BuildEngi

neer

ing

Run

time

odk

cpp

“Interface.odk”

““<ProjektName>.cpp

SO

Workflow

1. Erstellen der Anwendung inEclipse:§ Interface.ODK:

Definition der Funktionen§ <ProjektName>.cpp:

Implementierung derFunktionen

2. Übertragen der ausführbarenDatei in den Ladespeicher derCPU per Webserver

3. Übertragen der SCL-Sourcenfür die ODK Funktionen in dasTIA Portal Projekt

4. Erstellen des PLC Programmsmit ODK Funktionsaufrufen

5. Download und Ausführen desPLC Programms


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SIMATIC ODK 1500SReal-time ODK-Anwendung – PC-Anlauf

Im Vergleich zu Windows ODK Treibern,sind Real-time Funktionen sehr früh verfügbar.

ACHTUNG!Das Laden von Real-time SOs braucht einige Zeit.Bitte in Startup OB100 ausführen! Source: S7-1500S ODK Operator Manual


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SIMATIC ODK 1500STesten von Real-time Applikationen

Debugging (breakpoints, single steps) mit Windows Test-App.

OnBuild exe MyProject.exe

§ Target Einstellung“debug”

§ Implementierung derTestumgebung in„Main“

§ Der nächste Builderzeugt eineausführbare WindowsDate (exe) mit einerDLL anstelle eines SO.

§ Die Exe kann unterWindows ausgeführtund vollständigdebugged werden.

single stepbreakpoint

„TRACE“ auf dem Zielsystem

#include ODK_Functions.h

// #define TRACE_OFF

ODK_RESULT SampleFunction(ODK_INT32 myInt

, ODK_BOOL myBool

, ODK_DOUBLE myReal)

{

ODK_RESULT MyResult;

/* here comes the user code

MyResult = ODK_SUCCESS;

ODK_TRACE (“return value: %d”,

(int) MyResult);

return MyResult

};

§ Jede ODK RT Applikationhat einen Trace Puffer

§ Traces Einträge können mitdem “ODK_TRACE Macroeingetragen werden

§ Trace Puffer kann mit derFunktion „GetTrace ()”ausgelesen werden

§ Und z.B. in einer VariablenTabelle dargestellt werden.

odk Enthlät #ifdef Debug:Main


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SIMATIC ODK 1500S –Allgemeine Tipps & Tricks


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Schnittstelle von ODK Funktionen – Einzel-Parameter vs. Klassik-DB

Einzel-Parameter Klassik-DBVerständlich-keit

Jeder einzelne Parameter ist alseinzelnes Argument sichtbar.

Nur ein Argument für einen ganzen Block

Komplexität Viele Parameter führen zu großenBlöcken

Auch große Datenmengen mit nur einemArgument

Handling aufC Seite

Einfach Funktionsparameter nutzen Zugriff auf alle einzelnen Werte über Adress-Offsets(CODK_CpuReadData::ReadS7REAL() etc.)

OptimierteDBs

Voll unterstützt Nur Klassik-DBs

Param1Param2

Param3

Param4

Output1

Output2Output3

Output4

ParamStruct

OutputStruct


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Datenkonsistenz?

Sowohl Windows-ODK-DLLs als auch Real-time Shared Objects:

• Aufruf ODK FBà Kopieren der INPUT und INOUT Parameters in den ODK-Speicher

• ODK Funktion arbeitet mit Kopie der SPS Daten

• Beenden der ODK Funktionà Kopieren von OUTPUT und INOUT zurück in SPS-Speicher


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Verarbeiten von S7-STRINGs

Unterschied S7 String und C/C++ String:

Funktionsparameter Typ „String“• ODK_StringHelper für Konvertierung Zeichenketten

Klassik-DB• Hilfs-Klassen: ODK_CpuReadData / ODK_CpuReadWriteData

CODK_CpuReadData::ReadS7STRING()liefern Null-terminierte Zeichenkette

S7 String C/C++ String2545

'H''e''l''l''o'

'H''e''l''l''o''\0'

Null-Terminiert

Zwei Byte Header(max./akt. Länge)


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Migration von WinAC ODK Anwendungen


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WinAC RTX CPU 150xSSIMATIC WinAC ODK V4.2Ø Windows (VS 2010) oder Echtzeit (IntervalZero’s

SDK + VS 2010) Applikationen möglich:Ø C/C++ (Windows & Echtzeit )Ø C# (Windows)Ø VisualBasic (Windows)

SIMATIC ODK 1500S V1Ø Windows (VS 2010 SP1, VS2012 oder VS 2013)

oder Echtzeit (Eclipse) Applikationen möglich:Ø C/C++ DLLs (Windows)Ø .NET (Windows)Ø C/C++ SOs (Realtime)

WinAC RTX (F) 2010 vs. S7-1500 SW-Controller ArchitekturenODK Schnittstellen

PC with Windows

CMI App.

CMI

RUNRUNSTOPSTOP

WinAC

PCWindows Software Controller (Realtime)

OB

ODK-applicatio

n

ODK-application

Fct1

Fct2

FB Load

FB Fct1

FB Fct2

FBUnload

XX

Fct1

Fct2

sodll

PC Hardware

Siemens HypervisorC++

SCL

OB 1 LAB, FBD,

STL

CFC

Graph7,

Higraph

WinACprogram

CC

X

PC with Windows

C/C++ App.

SMX

WinAC

OB FB FC

Shared MemoryExtension

Interface (SMX)

Custom CodeExtension

Interface (CCX)

ControllerManagement

Interface (CMI)


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Übersicht der verfügbaren APIs

WinAC ODK V4.2 ODK 1500S V1.0RT Win RT Win

Custom Code Extension (CCX) ü ü ü*1) ü*1)

Shared Memory Extension (SMX) ü ü û û*2)

Controller Management Interface (CMI) û ü û û*3)

*1) Reduzierte Funktionalität (siehe nächste Seite)*2) Auf Anfrage*3) Teilweise durch spezielle Tools ersetzt (siehe nächste Seite)


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Details zum CCX Interface

WinAC ODK V4.2 ODK 1500S V1.0RT Win RT Win

Direkter Zugriff auf FB-Parameter im C Code û û ü üSynchrone Aufrufe ü ü ü ûUnterbrechbarkeit von synchronen Aufrufen û û ü ûAsynchrone Aufrufe ü ü û üSFB zum Entladen der ODK Funktion û û ü üBetriebssystem API (IPC, Threads, etc.) ü ü û üDebugging ü ü û üOB-Aufruf aus C Code ü ü û ûKommunikation zwischen RT und Windows in C-Anwendungen

ü ü û û

Größe der FB Schnittstelle INPUT max. 64 Kbyte,OUTPUT max 64 Kbyte

IN, OUT und INOUT Summemax. 64 Kbyte max. 32 KByte

Beliebiger Zugriff auf jegliche SPS-Daten ü ü û û


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Ersatz CMI Interface für S7-1500 Software Controller

WinAC RTX Funktion von CMI Alternative S7-1500 Software ControllerStart / Stopp PLC CPU_Control.exe / PowerOnCPU

CPU_Control.exe / PowerOffCPUDiagnosepuffer lesen –

(alternativ: Web Server)SPS Betriebszustand ermitteln –

(alternativ: Web Server)Laden SPS Programmohne SIMATIC Engineering

–(geplant)

SIMATIC Automation Tool – Unterstützt S7-150xS noch nichtURL: https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/98161300


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Zusammenfassung

• ODK für SIMATIC S7-1500 Software Controller mit Windows-und Echtzeiterweiterungen

• Kein separates SDK für Echtzeiterweiterungen mehr nötig

• Sehr einfacher Einstieg in Entwicklung durch verbesserteIntegration in Visual Studio (Windows) und Eclipse (Echtzeit)

• Durch „Sandbox Konzept“ für Echtzeiterweiterungen höhereRobustheit, aber auch funktionelle Einschränkungen(kein Hardwarezugriff, kein Threading, etc.)

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