CODESYS Virtual Control SL : PLC virtuel et SoftPLC conteneurisé

CODESYS Virtual Control SL est un runtime SoftPLC IEC 61131-3 conteneurisé permettant de créer des automates virtuels indépendants du matériel sur des plateformes Linux. Plusieurs instances de contrôleurs peuvent être exécutées sur une même infrastructure et dimensionnées selon les ressources matérielles disponibles.

Virtualiser les automates avec CODESYS

CODESYS Virtual Control SL permet de dissocier davantage le logiciel d’automatisation du matériel physique sur lequel il fonctionne.

Au lieu d’utiliser un contrôleur matériel dédié pour chaque fonction ou partie d’une installation, plusieurs instances de contrôleurs CODESYS peuvent être déployées sur une même plateforme informatique Linux.

Chaque instance fonctionne comme un automate programmable CODESYS distinct et peut recevoir sa propre application IEC 61131-3.

Cette architecture permet de faire évoluer le nombre de contrôleurs et les ressources matérielles sans imposer une relation fixe entre une application automate et un matériel PLC dédié.

Un runtime CODESYS conteneurisé

CODESYS Virtual Control SL repose sur les technologies de conteneurisation utilisées dans les environnements informatiques modernes.

Le runtime peut être déployé avec des moteurs de conteneurs tels que :

• Docker ;

• Podman.

Chaque contrôleur virtuel est exécuté dans une instance indépendante.

Selon les performances de la plateforme utilisée, plusieurs instances peuvent fonctionner simultanément sur le même équipement.

Cette approche permet notamment de séparer différentes applications de contrôle et de centraliser leur exécution sur une infrastructure commune.

Plateformes compatibles

CODESYS Virtual Control SL prend actuellement en charge plusieurs environnements Linux :

• Debian Linux ;

• Red Hat Enterprise Linux ;

• Yocto Linux.

Les architectures processeur prises en charge comprennent :

• x86-64 ;

• ARM ;

• ARM64.

Le runtime peut ainsi être utilisé sur différentes catégories de matériel, depuis certaines plateformes industrielles compactes jusqu’aux PC industriels et serveurs disposant des ressources nécessaires.

Prérequis système

Le déploiement de CODESYS Virtual Control SL nécessite notamment :

• CODESYS Development System V3.5.20.10 ou supérieur ;

• un moteur de conteneurs Docker ou Podman ;

• Python 3 ;

• un serveur SSH ;

• IProute2 ;

• CODESYS LicenseServer ;

• une plateforme Linux compatible.

Pour une utilisation avec des contraintes temps réel, la configuration matérielle, le BIOS et le système Linux doivent également être optimisés.

L’utilisation d’un noyau Linux PREEMPT_RT peut notamment être nécessaire selon les exigences de l’application.

CODESYS recommande également de limiter les fonctions non nécessaires sur la plateforme, notamment les environnements graphiques, lorsque des performances temps réel sont recherchées.

Plusieurs automates virtuels sur une même plateforme

L’un des principaux intérêts de Virtual Control SL réside dans la possibilité de créer plusieurs instances indépendantes de contrôleurs sur un même matériel.

Une même plateforme peut ainsi héberger différents automates virtuels correspondant par exemple à :

• plusieurs machines ;

• plusieurs cellules de production ;

• différentes fonctions d’une machine ;

• plusieurs applications de contrôle indépendantes.

Le nombre réel d’instances dépend directement des ressources disponibles sur la plateforme : puissance processeur, mémoire, communications et contraintes de cycle de chaque application.

Cette architecture facilite également l’évolution du système puisque de nouvelles instances peuvent être créées sans nécessairement ajouter un nouveau contrôleur physique.

Développement avec CODESYS Development System

Les applications exécutées par CODESYS Virtual Control SL sont développées avec CODESYS Development System selon la norme IEC 61131-3.

Pour l’automaticien, la programmation reste donc basée sur l’environnement CODESYS habituel.

Les contrôleurs virtuels sont configurés comme des automates CODESYS et les projets existants peuvent être adaptés à une architecture Virtual Control en sélectionnant la description d’équipement correspondante.

Le déploiement et la gestion des instances peuvent également être réalisés depuis CODESYS Development System grâce aux outils dédiés.

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Une architecture plus indépendante du matériel

Avec un automate traditionnel, le logiciel d’automatisation reste généralement fortement associé au contrôleur physique qui l’exécute.

CODESYS Virtual Control SL permet de réduire cette dépendance en dissociant davantage :

• le logiciel, qui définit la fonction de contrôle ;
• le matériel, qui fournit les ressources nécessaires à son exécution.

Cette approche facilite la migration vers une nouvelle plateforme matérielle, l’évolution des performances ou la consolidation de plusieurs applications sur une même infrastructure.

Réduire le nombre de contrôleurs physiques

Une architecture à base de PLC virtuels peut permettre de remplacer plusieurs automates physiques par une plateforme informatique exécutant plusieurs instances CODESYS.

Cette consolidation peut réduire :

• le nombre de contrôleurs matériels ;

• l’espace nécessaire dans les armoires ;

• le câblage associé aux différents contrôleurs ;

• les opérations de maintenance matérielle ;

• la dépendance à une référence précise de PLC.

Les entrées/sorties restent accessibles via les réseaux industriels et les architectures d’E/S déportées adaptées au projet.

Orchestration des contrôleurs virtuels

Les instances de Virtual Control peuvent être créées et gérées à l’aide de différentes méthodes.

Selon l’architecture et les compétences disponibles, les contrôleurs peuvent notamment être déployés :

• depuis CODESYS Development System ;

• avec des commandes ou scripts Linux ;

• avec des outils d’orchestration de conteneurs.

Cette approche facilite la création, la suppression et la maintenance de plusieurs contrôleurs virtuels à partir d’une infrastructure centralisée.

IT et automatisation industrielle

Virtual Control SL rapproche certaines pratiques de l’IT et de l’OT.

Les technologies de conteneurisation permettent notamment de gérer plus facilement le déploiement et la maintenance de plusieurs environnements logiciels indépendants.

Les équipes d’automatisation peuvent continuer à programmer leurs applications dans CODESYS Development System tandis que l’infrastructure matérielle et les conteneurs peuvent être administrés avec des méthodes issues des environnements informatiques Linux.

Temps réel et Virtual Control SL

La virtualisation d’un contrôleur ne supprime pas les contraintes liées au temps réel.

Les performances obtenues dépendent notamment :

• du processeur ;

• de la configuration du BIOS ;

• du noyau Linux ;

• des ressources attribuées aux instances ;

• du nombre de contrôleurs exécutés simultanément ;

• des réseaux industriels utilisés.

Pour les applications nécessitant des performances temps réel, une plateforme Linux correctement configurée et un noyau PREEMPT_RT doivent être étudiés.

Le dimensionnement doit être réalisé à partir des contraintes réelles de l’application.

CODESYS Virtual Control SL ou Control for Linux SL ?

Les deux solutions permettent d’exécuter des applications CODESYS sur une plateforme Linux, mais leurs architectures sont différentes.

• CODESYS Control for Linux SL installe un SoftPLC directement sur le système Linux de la plateforme.
• CODESYS Virtual Control SL permet de créer plusieurs instances de contrôleurs conteneurisées et indépendantes sur une même infrastructure.

Virtual Control SL est donc particulièrement adapté lorsque le projet recherche davantage de virtualisation, de scalabilité ou de séparation entre plusieurs applications automate.

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CODESYS Virtual Control SL ou Control for Linux ARM SL ?

CODESYS Virtual Control SL prend en charge les architectures x86-64, ARM et ARM64.

Pour un équipement ARM nécessitant simplement un SoftPLC installé directement sur Linux, CODESYS Control for Linux ARM SL peut être suffisant.

Virtual Control SL devient particulièrement intéressant lorsque plusieurs contrôleurs doivent être virtualisés, isolés et orchestrés sur la même plateforme.

Découvrir CODESYS Control for Linux ARM SL

Licences CODESYS Virtual Control SL

CODESYS Virtual Control SL utilise le modèle de licences applicatives CODESYS Control SL.

Le niveau de licence est déterminé par les besoins de l’application : ressources utilisées, entrées/sorties, communications, bus de terrain et fonctions nécessaires.

La solution utilise également CODESYS LicenseServer for Linux SL pour la gestion de l’environnement de licences des contrôleurs virtuels.

Cette architecture permet d’adapter les licences au nombre et aux caractéristiques des instances déployées.

Mode de démonstration

CODESYS Virtual Control SL dispose d’un mode de test permettant d’utiliser le runtime pendant deux heures sans licence permanente.

Cette possibilité permet d’évaluer l’architecture et de réaliser des essais avant le déploiement définitif.

Limitation Windows Subsystem for Linux

CODESYS Virtual Control SL n’est actuellement pas pris en charge avec Windows Subsystem for Linux – WSL.

Le déploiement doit être réalisé sur une plateforme Linux compatible.

Quelle plateforme pour CODESYS Virtual Control SL ?

Le choix de l’infrastructure doit prendre en compte l’ensemble des contrôleurs qui seront exécutés sur le système.

Le processeur, le nombre de cœurs, la mémoire disponible, les interfaces Ethernet, les bus industriels, le nombre d’instances et les cycles automate attendus doivent être étudiés ensemble.

Une architecture Virtual Control peut être déployée sur différents types de plateformes Linux, du contrôleur industriel à l’IPC ou au serveur, à condition que les prérequis techniques soient respectés.

Besoin d’une architecture CODESYS Virtual Control SL ?

Vous souhaitez virtualiser plusieurs automates, consolider vos contrôleurs sur une plateforme commune ou étudier une architecture SoftPLC conteneurisée ?

Présentez-nous le nombre d’instances envisagé, les applications à exécuter, vos réseaux industriels, vos contraintes temps réel et la plateforme matérielle prévue.

Nous vous accompagnons dans le choix de CODESYS Virtual Control SL, de l’infrastructure Linux et des licences nécessaires à votre architecture.

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