Anvil

Der Amboss

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

Anvil verwaltet den SPS-Scan-Zyklus, die Prozessabbilder und den Datenaustausch zwischen dem SPS-Programm und den Feldbus-Bridges. Der Laufzeit-Daemon, der Anvil-Server (anvild), ist das Herzschlag-gebende Element jeder ForgeIEC-Installation. (Das Programm heißt seit September 2026 anvil-server, der Dienst forgeiec-anvil-server.service.)

Architektur

 Workstation              Steuerung (Linux)
+-----------+  gRPC  +---------------------+
|  Studio   |------->|  Anvil-Server       |  startet und überwacht
+-----------+        |  (anvild)           |-----------------------+
                     +---------------------+                       |
                                                                   v
   +------------------+   Anvil-Bus (iceoryx2,   +------------------+
   | forgeiec_plc     |<------------------------>| tongs-* Bridges  |--> Feldgeräte
   | (SPS-Zyklus)     |   Zero-Copy Shared Mem.) | (je Segment ein  |
   +------------------+            ^             |  Prozess)        |
                                   |             +------------------+
                             +-----------+
                             |  Hearth   |  Bedienoberfläche (Vorschau)
                             +-----------+

Der SPS-Zyklus läuft als eigener Prozess forgeiec_plc; anvild startet ihn und die Bridges, nimmt die Befehle des Studios entgegen und überwacht alles.

Echtzeit-Scan-Zyklus

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

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

Der Zyklus läuft 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 über 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-Schlüsselwörter sind eine ForgeIEC-Erweiterung des IEC 61131-3 Standards. Der Compiler erzeugt automatisch die Anvil-Anbindung. Im Editor werden die zugehörigen VAR_ANVIL-Blöcke automatisch generiert und synchronisiert.

Bridge-Management

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

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

Kompilierung

Die Kompilierung folgt einem zweistufigen Modell:

1. Workstation: Forge Studio übersetzt den IEC-Code mit dem eigenen Compiler-Kern in C++-Quelltext
2. Zielsystem: anvild generiert ein plattformspezifisches Makefile und ruft make (g++) auf

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

Technische Details

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