TwinCAT/BSD für Industrie-PCs

Für ausgewählte Beckhoff Industrie-PC-Plattformen steht mit TwinCAT/BSD ein alternatives Betriebssystem zur Verfügung. TwinCAT/BSD kombiniert die TwinCAT Runtime mit FreeBSD^®, einem industriell erprobten und zuverlässigen Open-Source-Betriebssystem.

Windows CE war viele Jahre das Basis-Betriebssystem für alle Beckhoff Industrie-PCs. Mit dem absehbaren Ende von Windows CE stellt Beckhoff frühzeitig einen Nachfolger vor, der die Vorteile von Windows CE – kostengünstiger Einsatz auf allen Plattformen – wie auch viele Vorteile der großen Windows-Systeme in sich vereint. Neben einem Nachfolger für Windows CE bietet Beckhoff somit auch eine Alternative zu Windows 7 und Windows 10.

Was ist FreeBSD^®?

FreeBSD^® ist ein UNIX^®-kompatibles Open-Source-Betriebssystem, welches direkt von der Berkeley Software Distribution (BSD) abstammt. Als Open-Source-Projekt wird FreeBSD^® von einer großen Entwicklergruppe kontinuierlich weiterentwickelt, verbessert und optimiert. Beckhoff hat sich aufgrund der BSD-Lizenz für FreeBSD^® entschieden, welche die Integration von TwinCAT ohne lizenzrechtliche Probleme ermöglicht.

FreeBSD^® unterstützt sowohl 32- als auch 64-Bit-Plattformen und ermöglicht skalierbare Systeme mit Arm^® CPUs bis hin zu leistungsstarken Intel^® Xeon^® CPUs.

Weitere Informationen zu FreeBSD^® finden Sie auf der Homepage der FreeBSD Foundation oder des FreeBSD^® Projektes:
https://www.freebsdfoundation.org
https://www.freebsd.org

TwinCAT

TwinCAT/BSD unterstützt alle TwinCAT-3-Runtime-Funktionen. Die Programmierung erfolgt weiterhin mit dem bekannten TwinCAT 3 XAE auf Basis von Visual Studio auf einem Windows-Entwicklungsrechner. TwinCAT/BSD bietet Multicore-Unterstützung, wodurch auch einzelne Kerne für die exklusive Nutzung von TwinCAT reserviert werden können.

Neben dem TwinCAT HMI Server kann ein moderner HTML5-Webbrowser als Client für TwinCAT HMI genutzt werden. Die Konfiguration erfolgt wie gewohnt über den grafischen Editor der Entwicklungsumgebung TwinCAT 3 XAE.

Software und Updates

Neben einer Vielzahl von FreeBSD^® Programmen lassen sich über den Beckhoff Package Server auch TwinCAT Functions installieren. Über diesen Weg ist darüber hinaus das unkomplizierte Updaten des Betriebssystems sowie der TwinCAT Runtime über das Netzwerk möglich. Die Installation von Softwarepaketen kann auch offline erfolgen. Hierbei werden die Softwarepakete zuvor auf einen Entwicklungsrechner mit Netzwerkanschluss geladen und später direkt auf dem Beckhoff Industrie-PC installiert. Auch das kundenseitige Hosten eines eigenen Package-Servers ist möglich. Neben FreeBSD^® Programmen, die auf diese Weise angeboten werden können, stehen ebenfalls viele von Linux^® bekannte Programme zur Verfügung.

Write Filter

Wie von den Windows-Betriebssystemen bekannt stellt TwinCAT/BSD einen Write-Filter bereit. Dieser schützt das System vor persistenten Änderungen. Nach einem Neustart befindet sich das System bei aktiviertem Write-Filter wieder in einem zuvor definierten Zustand.

Sichern und Wiederherstellen

Das Sichern und Wiederherstellen eines TwinCAT/BSD-Systems kann über einen USB-Stick erfolgen, der ähnliche Funktionen wie das Beckhoff Service-Tool für Windows-Betriebssysteme bietet. Auch aus dem Live-System heraus kann ein Backup erstellt werden, das lokal oder über das Netzwerk auf einem entfernten System gesichert wird.

Small Footprint

Die aktuelle Mindestgröße eines Basis-Images beträgt ca. 300 MB und hat einen sehr geringen RAM-Verbrauch von < 100 MB. Somit sind künftig auch sehr kompakte Steuerungen mit TwinCAT/BSD realisierbar.

Device Manager

Der schon bekannte IPC Device Manager dient auch unter TwinCAT/BSD zur Konfiguration des Systems. Dies kann sowohl per Website erfolgen als auch programmgesteuert über die bekannten Schnittstellen ADS Secure oder OPC UA.

Container und Virtualisierung

TwinCAT/BSD bringt aufgrund seiner FreeBSD^® Basis von Haus aus schon die bekannte Containertechnologie Jails mit. Jails sind bereits seit dem Jahr 2000 Bestandteil von FreeBSD^® und somit sehr lange erprobt und stabil. Darüber hinaus gibt es auch die Möglichkeit, Docker^® Container mittels Virtualisierung zu nutzen. Dazu wird eine Linux^® VM im TwinCAT/BSD Hypervisor gestartet, welche als Docker^® Host für die Docker^® Container dient.

Der TwinCAT/BSD Hypervisor ist ein Systemfeature des TwinCAT/BSD-Betriebssystems von Beckhoff und ermöglicht die gleichzeitige Ausführung von virtuellen Maschinen sowie TwinCAT-Echtzeit-Anwendungen auf einem Beckhoff Industrie-PC.

Durch eine optimierte Integration des Hypervisors in das TwinCAT/BSD-Betriebssystem sowie die Abstimmung von Software und Industrie-PC-Hardware wird eine maximale Performance virtueller Maschinen unter gleichzeitiger Beibehaltung der TwinCAT-Echtzeit-Eigenschaften für die Maschinensteuerung erreicht. Dabei profitiert der TwinCAT/BSD Hypervisor von der hohen Performance und den hardwarebasierten Virtualisierungstechnologien moderner Intel^® und AMD CPUs in Beckhoff Industrie- und Embedded-PCs. Die performante Ausführung von virtuellen Maschinen erlaubt es, die Stärken unterschiedlicher Betriebssysteme auf einem Beckhoff Industrie-PC zu nutzen sowie die Security-Eigenschaften des Gesamtsystems zu verbessern, indem Benutzerumgebungen modular und isoliert voneinander betrieben werden.