A Beckhoff minden újabb fejlesztésű ipari számítógépéhez már elérhető az új alternatívát kínáló TwinCAT/BSD operációs rendszer. Az új operációs rendszer egyesíti a TwinCAT futtató rendszerének képességeit az ipari felhasználásban bevált, Unix-kompatibilis, nyílt forráskódú FreeBSD operációs rendszer lehetőségeivel. Az új, bővíthető platform számos különféle ARM-processzoron futtatható, a kisméretű beágyazott vezérlőktől kezdve az Intel® Xeon® processzorokat tartalmazó, nagy teljesítőképességű ipari PC-kig terjedően.
A TwinCAT/BSD számos új képességet biztosít a Beckhoff ipari PC-it alkalmazó felhasználóknak. A Windows CE rendszert kiváltó új operációs rendszer szélesebb körű funkciókat nyújt, és a nagy Windows operációs rendszerek alternatívájaként a Unix-világ képességeivel bővíti a felhasználók lehetőségeit. A robusztus ZFS-állományrendszer, valamint a visszaállítási pontok és biztonsági mentések létrehozására szolgáló, Beckhoff által biztosított eszközkészlet garantálja az adatok épségét és a stabilitást. A szoftver telepítése és a teljes rendszer bővítése a Beckhoff Package Manager csomagkezelővel történik, és a Windows-rendszerekhez képest további előnyt jelent, hogy Docker-tárolókat is lehet használni. A felhasználónak elegendő csak a megjelenítéshez feltétlenül szükséges eszközöket biztosítania: szokványos asztali gépre sincs szükség, csak egy HTML5-alapú böngészőre és a vizualizációs felületeket biztosító opciókra, így igen kis erőforrásigényű rendszerek állíthatók össze. Szükség esetén azonban a rendszer különféle szoftverbővítményekkel optimálisan hozzáigazítható egyedi igényekhez és elvárásokhoz.
A FreeBSD megbízható és egyszerűen használható alap
A költséghatékony és kis helyigényű TwinCAT/BSD nemcsak a kompakt Windows CE rendszer alternatívája, hanem - tekintetbe véve a nagy operációs rendszerek, illetve a TwinCAT 3 képességeit - sok esetben a Windows 7 és a Windows 10 helyébe is léphet. A TwinCAT/BSD ugyanis a nyílt forráskódú, kompakt, stabil és nagy teljesítőképességű FreeBSD operációs rendszerre épül, és számos értékes funkcióval sajátos előnyöket nyújt az automatizálás terén. A Visual Studio® alatt futó TwinCAT 3 XAE megszokott programozási környezetét lehet használni. A rendszerben továbbra is található Windows-alapú programozói számítógép, amely hálózaton keresztül csatlakozik egy TwinCAT/BSD környezetben működő alrendszerhez.
A FreeBSD gyökerei a BSD (Berkeley Software Distribution) disztribúcióhoz nyúlnak vissza. Ezt az operációs rendszert a kaliforniai Berkeley városában működő Kaliforniai Egyetemen fejlesztették ki azzal a céllal, hogy bővítsék az eredeti Unix funkcionalitását. Mindez egy olyan operációs rendszert eredményezett, amely már szinte semmit nem tartalmaz az eredeti Unix-kódból, és saját licenc - egy meglehetősen "engedékeny" BSD-licenc - alatt tették közzé. Az így kialakult FreeBSD projektet elsősorban szerverinfrastruktúrákban és beágyazott rendszerekben használják, mivel hálózati jellemzői kiválóak, és az iparágban igen kedvezőek a licencfeltételei. A kereskedelmileg legsikeresebb BSD-rendszer azonban valószínűleg az Apple saját macOS és iOS operációs rendszere, amelyek FreeBSD-ből származó forráskódot is tartalmaznak.
A Beckhoff vállalatnál a TwinCAT/BSD-rendszer hosszú távon a Windows CE utódja lesz, de sok alkalmazásban megfelelő alternatíva a komplexebb Windows 7 és Windows 10 operációs rendszerrel szemben is
Szemben az inkább közismert Linux-szal, amely számos - például az Ubuntu, a Debian vagy az Arch Linux - disztribúcióban kernelként (rendszermagként) jelenik meg, a FreeBSD nem csak egy rendszermag, hanem egyúttal teljes funkcionalitású operációs rendszer is. A két operációs rendszer közös vonása, hogy mindkettőt folyamatosan fejleszti egy nagy felhasználói közösség. A FreeBSD-projektet egy központi csapat vezeti, amelyet kétévente választanak meg: ők határozzák meg a projekt legfontosabb céljait. Mivel mind a Linux, mind a FreeBSD a Unix architektúráján alapul, továbbá a FreeBSD nagyrészt támogatja a POSIX-szabványt, a legtöbb jól ismert Linux program FreeBSD alatt is futtatható.
A megbízhatóság és a stabilitás mellett a Beckhoff fontos kiválasztási szempontja volt az is, hogy a TwinCAT komoly mértékben ötvözhető a rendszerrel. Műszaki szempontból a Linux is lehetne a TwinCAT operációs rendszere, de jelentős jogi akadályt jelent a GPL-licenc és annak szabad felhasználással kapcsolatos ("copyleft") rendelkezése. A GPL-licenc ugyanis előírja, hogy az ilyen jellegű engedéllyel rendelkező programokat használó és forgalmazó szervezetek kötelesek a forráskódot a végfelhasználó rendelkezésére bocsátani, a szabad felhasználással kapcsolatos klauzula pedig azt írja elő, hogy a GPL-alapú szoftverekből származtatott programokat szintén csak GPL-licenccel lehet forgalmazni. Linux használata esetén tehát a TwinCAT szoftvert és esetleg a felhasználók származtatott programjait is csak GPL-licenc alatt lehetne közzétenni. Ezzel szemben az üzleti szempontból sokkal kedvezőbb BSD-licenc jelentősebb kötelezettségek előírása nélkül lehetővé teszi BSD-licencű kódok adaptálását és forgalmazását.
Mivel a FreeBSD nyílt forráskódú, a teljes forráskód rendelkezésre áll. A TwinCAT szoftverét így tökéletesen integrálni lehetett a FreeBSD rendszermagjába, sőt, bizonyos feltételek esetén javítani is lehetett a Beckhoff Windows-alapú rendszereinek teljesítőképességét és valósidejű jellemzőit. Szükség esetén a Beckhoff további változtatásokat eszközölhet a FreeBSD forráskódban, még jobban ügyfelei igényeihez igazítva a rendszert. Mindez azt jelenti, hogy a Beckhoff nem függ semmilyen más cégtől, ezáltal a rendszer és annak életciklusa jelentős mértékben és optimális módon a felhasználói követelményekhez igazítható.
A TwinCAT/BSD jellemzői
A TwinCAT/BSD natív módon támogatja a ZFS (Z File System) állományrendszert. A ZFS a Windows NTFS és FAT32 fájlrendszer lehetőségein túlmenve olyan funkciókat nyújt, amelyek ígéretesek az automatizálás terén is. A két hagyományos állományrendszerben és a ZFS-ben is az adatok blokkokban helyezkednek el a merevlemezen. Egy fájl módosításakor a hagyományos állományrendszerek magát az érintett blokkot szerkesztik. Ha eközben váratlan esemény történik - például összeomlik a rendszer vagy kimarad a tápfeszültség -, az eredmény általában egy nem teljes vagy megsérült fájl, amely többé nem olvasható és rendszerhibákat okozhat. A ZFS az adatállományokat íráskor történő visszamásolás ("copy-on-write") elve alapján szerkeszti: nem magát az érintett adatblokkot szerkeszti, hanem annak egy szabad lemezterületre írt másolatát, így az eredeti adatblokkok megmaradnak. Az adatok akkor is épek maradnak, ha írás közben váratlan esemény történik. A rendszer tehát nagyon ellenálló a tápkimaradásokkal és rendszerhibákkal szemben.
Az íráskor történő visszamásolásos módszer másik előnye, hogy az eredeti blokkokat megtartva pillanatképek készíthetők a rendszer állapotáról, és ez nem igényel jelentősen több memóriát. Pillanatképet lehet készíteni például frissítések vagy szoftvertesztelés előtt. Váratlan probléma esetén a rendszer visszaállítható egy korábban mentett állapotba. A ZFS eleve RAID háttértárkezelési elvet használ, tömöríti a fájlokat és minden blokkra ellenőrzőösszeget képez, ezért ideális alapot nyújt egy teherbíró és adatépségközpontú operációs rendszerhez. Emellett a TwinCAT/BSD egy korszerű operációs rendszer minden képességével rendelkezik. További lényeges tulajdonsága a modern hálózati technológiák alkalmazása, az átfogó hardvertámogatás, valamint a modern Unix rendszer védettsége. A nagy Windows-rendszerekhez hasonlóan a TwinCAT/BSD is több felhasználós. Például, a TwinCAT/BSD alkalmazásával különféle, hatékony Unix-alapú jogosultságkezelést végező rendszerek alakíthatók ki.
A Beckhoff rendszermentő és -visszaállító programokat is biztosít a TwinCAT/BSD rendszerek védelme érdekében. Ezek segítségével a rendszer visszaállítható gyári állapotába vagy egy másik kiválasztható állapotba. Ezek a "regenerálási" pontok akkor is használhatók még, ha a rendszer már be sem tölthető, lehetővé téve egy korábbi rendszerállapot visszaállítását kritikus esetekben is.
A TwinCAT/BSD egyik erőssége, hogy takarékosan bánik az erőforrásokkal. Az alaprendszer mindössze 300 MB memóriát igényel, ami összevethető a Windows CE memóriaigényével. További képességei tekintetében azonban a TwinCAT/BSD túltesz a Windows CE-n. A TwinCAT/BSD több processzormagos működést támogató funkcióival teljes mértékben kiaknázható a TwinCAT összes lehetősége - ugyanúgy, mint a nagy operációs rendszerek esetében. A TwinCAT futtató-rendszer összes funkciójának a TwinCAT/BSD-rendszerbe való áthordozhatósága tervben van, ezek többsége bétaverzióban már el is készült. A TwinCAT sokrétű funkcionalitása és ezek tervezett használata a kis, ARM-processzorú vezérlőktől egészen az Intel® Xeon® szerver-processzorokat használó, nagy berendezésekig azt jelenti, hogy a TwinCAT/BSD minden számítási teljesítményosztályban komoly teljesítőképességű vezérlőrendszerként állja meg a helyét.
Még a nagy operációs rendszerekhez viszonyítva is jelentős újítás, hogy utólagosan is lehet szoftvereket telepíteni és frissíteni egy a Beckhoff által üzemeltetett szerverről. Egyetlen egyszerű paranccsal egy teljes rendszer - az alaprendszer, a más gyártóktól származó összes szoftver és a TwinCAT - naprakész állapotba hozható. Ez megkönnyíti a biztonsági javítókészletek telepítését is. Ezenfelül a TwinCAT és a más gyártóktól származó szoftverek a Beckhoff szoftvercsomag-szolgáltató szerveréről (Beckhoff Package Server) is letölthetők. Ennek érdekében a hivatalos FreeBSD szerver tükrözve van. Bár az így biztosított programokat a Beckhoff nem támogatja, a további szoftverek telepítését egyszerűbbé teszi, hogy egyetlen csomagszolgáltató szervert kell használni. Más gyártók programjait, például webszervereket vagy adatbázis-kezelőket ugyanúgy lehet telepíteni, mint a TwinCAT-funkciókat: egyetlen paranccsal és további konfigurálás nélkül.
A futtató környezet vizualizációs felülete TwinCAT/BSD alatt és a műszaki környezet Windows alatt
Vizualizációs felület, virtualizáció és biztonság
Helyileg a TwinCAT/BSD-rendszerben mind a TwinCAT, mind a TwinCAT PLC vizualizációs felülete is támogatott lesz 2021-ben. Ehhez elérhetőek lesznek a megfelelő kliensoldali telepítő csomagok, amelyek vagy egy HTML5 alapú böngészőt installálnak teljes képernyős üzemmódban, vagy a PLC vizualizációs felületének kliens oldali kódját. Ezáltal a teljes asztali környezet megszűnik, helyette egy kompakt és biztonságos rendszert kapunk. A Windows-ból jól ismert Beckhoff Device Manager szoftverrel a HTML5 alapú böngészőn keresztül a felhasználók diagnosztizálhatják és konfigurálhatják a rendszert, ehhez nem kell használniuk a FreeBSD parancssorát. A Device Manager a távdiagnosztikát is lehetővé teszi. A rendszer konfigurálását egyszerűsíti a programok kezelését és telepítését megjelenítő szoftverkezelő, egy fájlkezelő és több további új funkció.
Az újdonságok közé tartozik, hogy a TwinCAT futtató rendszere a Docker-tárolókkal egyidejűleg is használható. Ez a TwinCAT architektúrája és a Docker működési elve miatt Windows alatt nem lehetséges. TwinCAT/BSD alatt azonban a beépített "hipervizorral" létre lehet hozni egy kis Linux alapú virtuális gépet, amelyre telepíthető egy Docker. Ez a TwinCAT/BSD platformon használt Docker tárolók teljesen új világát nyitja meg a felhasználók számára. A FreeBSD natívan támogatja a Docker-tárolókhoz hasonló kis elzárt környezeteket. Ezzel az egyszerű virtualizálási opcióval a rendszer többi részétől elzártan lehet alkalmazásokat futtatni.
Ipari vezérlőknél a biztonság egyre fontosabb szerepet játszik. Ennek érdekében az operációs rendszernek a lehető legkevesebb nyitott porttal és futó szolgáltatással kell rendelkeznie a biztonsági kockázat minimalizálása érdekében. A rendszer például gyárilag csak a biztonságos ADS-portot tartalmazza, így a berendezéssel csak titkosított kapcsolaton keresztül lehet kommunikálni. Ezenfelül a beépített csomagszűrő tűzfal még szigorú elvárásokat támasztó környezetek esetén is bőséges beállítási lehetőségeket nyújt. A Beckhoff Package Server szoftvercsomag-szolgáltatóról a folyamatosan rendelkezésre álló biztonsági javítócsomagok könnyen és gyorsan telepíthetők, a Unix-rendszerekre jellemző módon igen sokrétű a jogosultságkezelés, és a rendszer kis helyigényű - mindez kiválóan megalapozza a TwinCAT/BSD rendszer magas szintű biztonságát.
