Novinky a přehled v operačních systémech Beckhoff

Každé průmyslové PC využívá operační systém, který nejen zajišťuje jeho základní funkce, ale také umožňuje běh zákaznických aplikací. Dlouhou dobu byl standardem výhradně operační systém Windows, a to v různých verzích a provedení. Partnerství s Microsoftem vzniklo již dávno a promítlo se i do samotného názvu TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology), který stojí u zrodu tohoto softwaru již od roku 1996. Od té doby se však technologie posunuly a s nimi i nabídka operačních systémů Beckhoff.

Každý z nabízených operačních systémů společnost Beckhoff upravuje tak, aby bylo možné zajistit správný chod řídicího softwaru TwinCAT, a tím i bezproblémový provoz řízeného stroje. Zároveň doplňuje všechny potřebné funkcionality. V tomto článku si představíme novinky a zrekapitulujeme aktuální nabídku operačních systémů, protože jich je poměrně dost. Operační systémy si rozdělíme do tří základních kategorií: Windows, UNIX a TC/RTOS.

Windows

Hlavními operačními systémy v průmyslových řešeních Beckhoff jsou stále Windows, které lze rozdělit do dvou skupin: „velké“ systémy (Windows 10, Windows 11) a „malé“ systémy (kompaktní verze jako Windows Embedded Compact 7 – CE).
U velkých systémů se používají speciální edice Windows IoT Enterprise, které jsou navrženy pro průmyslová zařízení a vestavěné systémy. Zároveň se využívá LTSC (Long-Term Servicing Channel) – varianta s dlouhodobou podporou (10+ let), která neobsahuje zbytečné aktualizace funkcí a zajišťuje stabilitu. Tyto systémy jsou určeny pro hardware s x86 a x64 architekturou.

Aktuálně jsou k dispozici následující verze:

• Windows Embedded Standard 7 – poslední stále dostupná, verze Windows 7 která je stále dostupná, přestože má ukončenou podporu. Distribuce končí v polovině roku 2025.
• Windows 10 IoT Enterprise 2016 LTSB – nejstarší verze Windows 10 v nabídce, jejíž podpora a distribuce končí ve druhé polovině roku 2026.
• Windows 10 IoT Enterprise 2019 LTSC – poslední verze Windows 10 nabízející jak 32bitovou, tak 64bitovou variantu. Plánované ukončení podpory a distribuce je na přelomu let 2028/2029.
• Windows 10 IoT Enterprise 2021 LTSC – poslední a nejnovější verze Windows 10 v nabídce byla uvolněna v době, kdy již existoval Windows 11, avšak stále ještě neměl průmyslovou ani LTSC verzi s desetiletou podporou. Tato verze je dostupná pouze ve 64bitové variantě. Její ukončení je plánováno na rok 2031/32.
• Windows 11 IoT Enterprise 2024 LTSC je nejočekávanější novinkou v nabídce operačních systémů Windows, který je již dostupný. Poskytuje taktéž minimálně 10letou podporu (do roku 2034).
  Zde stojí za zdůraznění, že i když podpora komerční verze Windows 10 bude letos ukončena, Beckhoffem používané edice budou nadále podporovány jak ze strany Microsoftu, tak samotného Beckhoffu viz předchozí odstavec.

Dále jsou v nabídce Windows Embedded Compact (CE), což jsou kompaktní verze malého real-time operačního systému s nízkými hardwarovými nároky. Jsou určeny především pro embedded systémy a v Beckhoffu se používají u menších IPC se starší ARM architekturou. Tyto systémy jsou stále hojně rozšířené, a to i přes ukončenou podporu. Distribuce těchto systémů bude pokračovat až do poloviny roku 2028. Také proto Beckhoff uvolňuje nové UNIXové systémy, které slouží jako náhrada za tento dosluhující systém.

UNIXové systémy

Ty můžeme rozdělit na dva systémy: již etablovaný TwinCAT/BSD a nově uvolňovaný Linux s TwinCATem.
TwinCAT/BSD je postaven na operačním systému FreeBSD (aktuálně verze 14.2) a TwinCAT 3 runtime. Tento systém je navržen jako alternativa k velkým operačním systémům Windows. Je velmi robustní a zároveň vyniká nízkou náročností na hardware, přičemž poskytuje obdobné funkce jako Windows. Díky licenční politice má Beckhoff plnou kontrolu nad vývojem tohoto systému a nabízí vlastní repozitář s podporovanými balíky. Nativně má TwinCAT/BSD jako uživatelské rozhraní konzoli, avšak existují možnosti jeho rozšíření. Plně podporuje funkcionalitu TF1200 UI Client, která slouží k zobrazení webových aplikací jako jsou: Device Manager, TwinCAT HMI, i vizualizaci třetí strany. Tuto funkcionalitu je možné dodatečně nainstalovat nebo objednat IPC, kde je již předinstalována. Další možností je i instalace celého desktopového prostředí třetí strany. Tento systém je určen pro platformy x86/x64.
Linux s TwinCATem je postaven na operačním systému Debian, real-time jádře a TwinCAT 3 runtime. Oproti velkým Windows a TwinCAT/BSD je zásadním rozdílem to, že tento systém staví přímo na real-time vlastnostech samotného jádra. Dalším významným rozdílem je jeho multiplatformní podpora – Linux s TwinCATem je určen nejen pro x86 a x64 platformy, ale i pro novější ARM architektury. Tento systém bude nejprve uvolněn pro ARM architekturu, tedy pro menší EPC, a následně bude rozšířen i pro x86 a x64. V ostatních parametrech lze říci, že Linux s TwinCATem bude do značné míry zrcadlit TwinCAT/BSD.

TwinCAT/RTOS

Posledním a zároveň nejmenším operačním systémem je TwinCAT/RTOS, který je založen na kombinaci FreeRTOS a TwinCAT 3 runtime. FreeRTOS je uzavřený systém určený pro nejmenší a nejméně výkonná zařízení, přičemž neobsahuje žádné nativní uživatelské rozhraní.
V současnosti je tento systém využíván výhradně v nejzákladnější řadě řízení CX7xxx, přičemž do budoucna se plánuje jeho rozšíření i do dalších zařízení. Je důležité upozornit, že TwinCAT/BSD a TwinCAT/RTOS jsou zcela odlišné systémy, ačkoli jejich názvy mohou působit podobně.

Závěr

Operační systémy v nabídce společnosti Beckhoff prošly v posledních letech výrazným vývojem. Zatímco Windows stále zůstává hlavní platformou pro průmyslové řízení, rostoucí důraz na flexibilitu, real-time požadavky a multiplatformní podporu vedl k rozšíření nabídky o UNIXové systémy a vlastní real-time OS.
Beckhoff tak dnes nabízí širokou škálu operačních systémů, které reflektují měnící se potřeby průmyslu – od tradičních Windows, přes UNIXové alternativy, až po lehké a vysoce specializované systémy pro embedded zařízení. Tím zákazníkům poskytuje větší volnost při volbě platformy a umožňuje optimální přizpůsobení konkrétnímu řešení.

Beckhoff Automation s.r.o.
Sochorova 23, 616 00 Brno
Tel.: +420 511 189-250
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.beckhoff.com/cs-cz/