Das Schreckensszenario ist allgegenwärtig: SPSen stecken entlang der Lieferkette in Containern fest und die Kosten für verfügbare Geräte explodieren. Zugleich verspricht die Digitalisierung neue Möglichkeiten. In diesem Umfeld bewegen sich Maschinen- und Anlagenbauer sowie deren Kunden, die Betreiber dieser Systeme. Ein Marktumfeld, „das der nächsten Generation von Industriesteuerungen jetzt so richtig in die Hände spielt“, so Domenik Vögel, Produktmarketing bei Codesys.

Die zunehmende Abstrahierung der Steuerungstechnik hat sich laut Vögel bewährt: „Ausgehend von mechanischen Steuerungen zu Beginn der Industrialisierung über elektrische, elektronische bis hin zu rein software-basierten Steuerungen wurde der ‚greifbare‘ Unterbau doch zunehmend von der Software losgelöst.“ Bei den virtuellen Steuerungen geht das so weit, dass diese zwar immer noch auf physischen Rechnerplattformen laufen, „jetzt aber durch Container, z.B. Docker, und Hypervisor die gesamte SPS virtualisiert ist.“ Genauso, wie das von virtuellen Laufwerken oder Computern bekannt ist, definiert eine Beschreibungsdatei die funktionalen Eigenschaften und Schnittstellen des virtualisierten Gerätes – inklusive Programmierbarkeit nach IEC 61131-3 und parametrierbarer Zusatzeigenschaften wie Visualisierung, Motion Control, CNC oder Robotik. Mit den Technologien »Coded Processing« und »Diversified Encoding« ist das sogar für Anforderungen der funktionalen Sicherheit bis zum Safety Integrity Level 3 (SIL 3) nach IEC 61508 möglich. Für Zugriffe auf E/As über Ethernet-basierte Protokolle werden V-LAN-Ports in geeigneten Switches definiert. So lassen sich wie gewohnt Daten in Echtzeit über Industrial-Ethernet-Protokolle wie Ethercat oder Profinet mit der Feldebene austauschen. „Anwender können jetzt auf Basis der Beschreibungsdateien virtuelle Steuerungen mit beliebiger Funktionalität und Performance anlegen – abhängig von der Leistungsfähigkeit der unterlagerten Plattform sogar in beliebiger Anzahl“, so Vögel.

Und wie helfen diese Möglichkeiten konkret, die angesprochenen Herausforderungen zu bewältigen? Vögel: „Es spielt keine Rolle mehr, welche genauen Eigenschaften die unterlagerte Hardwareplattform für die virtuellen Steuerungen hat, solange Container oder Hypervisor verfügbar sind. Damit können Hersteller und Betreiber bei Bedarf auf beliebige Geräte ausweichen – von offenen Industrieplattformen wie IPCs bis hin zu IT-Servern.“ Aufgrund der Vernetzung der Systeme muss die Steuerungshardware nicht mehr im Schaltschrank stehen. Sie kann vom IT-Personal zentral in Betrieb genommen und gewartet werden, ggf. sogar vom Betreiber selbst. Eine leistungsfähige Hardware kann so mehrere dedizierte SPSen ersetzen. „Das bewirkt deutliche Kosteneinsparungen bei Beschaffung, Installation, Betrieb und Updates und darüber hinaus eine neue Freiheit bei der Geräteauswahl“, listet Vögel die Vorteile auf. Zudem ließen sich durch die Aufteilung von Teilen der Applikation auf virtuelle Steuerungen Microservices realisieren, wie in der IT auch. Und last but not least: „Auch die IT-Security lässt sich durch sinnvolle Abgrenzung der Applikation massiv härten.“

Codesys auf der SPS 2022: Halle 7, Stand 580