Anvil

Der Amboss

In jeder Schmiede ist der Amboss das zentrale Werkstueck — hier wird geformt, gehaertet und veredelt. Anvil ist die Laufzeitumgebung der ForgeIEC-Plattform: der Ort, an dem Quellcode auf Echtzeitausfuehrung trifft.

Anvil verwaltet den SPS-Scan-Zyklus, die Prozessabbilder und den Datenaustausch zwischen dem SPS-Programm und den Feldbus-Bridges. Der Laufzeit-Daemon anvild ist das Herzschlag-gebende Element jeder ForgeIEC-Installation.

Architektur

+--------------+         +------------+         +------------------+
|              |         |            |         |                  |
| SPS-Programm |<------->|  anvild    |<------->|  Modbus-Bridge   |--> Feldgeraete
|  (IEC Code)  |  gRPC   |  (Daemon)  |  Anvil  |  EtherCAT-Bridge |--> Antriebe
|              |         |            |  SHM    |  Profibus-Bridge  |--> Sensoren
+--------------+         +------------+         |  OPC-UA-Bridge   |--> SCADA
                                                +------------------+

                         <-- Anvil -->
                         Zero-Copy IPC
                         Shared Memory

Echtzeit-Scan-Zyklus

Der SPS-Kern arbeitet in einem deterministischen Scan-Zyklus:

1. Eingaben lesen — Prozessabbild aus den Feldbus-Bridges uebernehmen
2. Programm ausfuehren — IEC-Code abarbeiten
3. Ausgaben schreiben — Ergebnisse an die Bridges verteilen

Der Zyklus laeuft mit konfigurierbarer Zykluszeit. Anvil garantiert deterministisches Verhalten ohne dynamische Speicherallokation im Hot Path.

Anvil Technology – Zero-Copy IPC

Der Datenaustausch zwischen anvild und den Protocol-Bridges erfolgt ueber Anvil Technology — einen hochperformanten IPC-Kanal auf Basis von Zero-Copy Shared Memory:

• Mikrosekunden-Latenz — keine Serialisierung, keine Kopien
• Lock-freie Algorithmen — kein Blockieren, kein Deadlock
• Publish/Subscribe-Modell — lose Kopplung zwischen Produzent und Konsument
• Ein Kanal pro Segment — Isolation zwischen Bussystemen

PUBLISH/SUBSCRIBE im IEC-Programm

Anvil Technology integriert sich nahtlos in die IEC 61131-3 Programmierung:

VAR_GLOBAL PUBLISH 'Motoren'
    K1_Mains    AT %QX0.0 : BOOL;
    K1_Speed    AT %QW10  : INT;
END_VAR

VAR_GLOBAL SUBSCRIBE 'Sensoren'
    Temperatur  AT %IW0   : INT;
    Druck       AT %IW2   : INT;
END_VAR

Die PUBLISH/SUBSCRIBE-Schluesselwoerter sind eine ForgeIEC-Erweiterung des IEC 61131-3 Standards. Der Compiler erzeugt automatisch die Anvil-Anbindung. Im Editor werden die zugehoerigen VAR_ANVIL-Bloecke automatisch generiert und synchronisiert.

Bridge-Management

anvild startet, ueberwacht und verwaltet alle Feldbus-Bridges als Subprozesse:

• Ein Prozess pro Segment — Isolation und unabhaengiger Betrieb
• Automatischer Neustart — abgestuerzte Bridges werden erkannt und neu gestartet
• Konfiguration via TOML — config.toml definiert Segmente, Geraete und Verbindungsparameter
• gRPC-Schnittstelle — Forge Studio steuert den Daemon remote

Kompilierung

Die Kompilierung folgt einem zweistufigen Modell:

1. Workstation: Forge Studio erzeugt den C-Quellcode direkt aus dem Projektmodell — ohne externen IEC-Compiler
2. Zielsystem: anvild generiert ein plattformspezifisches Makefile und ruft make (g++) auf

Auf dem Zielsystem werden lediglich make, g++, libstdc++ und librt benoetigt, um den generierten C-Code zur Laufzeit zu kompilieren. Es wird bewusst kein zusaetzlicher IEC-Compiler auf der Ziel-SPS installiert.

Technische Details