Herr Schönegger, die Historie der SPS reicht ja bis ins Jahr 1968 zurück. Interessanterweise wehrte sich insbesondere Richard E. Morley – einer der beiden Väter der SPS – damals dagegen, die SPS als ‚Computer’ zu bezeichnen. Morley sah durch eine solche Bezeichnung die Akzeptanz bei den Steuerungsfachleuten gefährdet. 
Wie würden Sie denn den historischen Werdegang der SPS aus heutiger Sicht beschreiben? 

Stefan Schönegger: Bis in die späten 90er-Jahre war eine SPS tatsächlich einer starren Hardware-Funktion näher als einem flexiblen Computer. Das veränderte sich jedoch schlagartig mit den technologischen Entwicklungen rund um die sogenannte Soft-SPS. Diese Erweiterung war jedoch nicht nur auf die Weiterentwicklung der Software beschränkt, sondern auch in der Art, wie Consumer-Hardware – Stichwort x86 – in Verbindung mit Echtzeit-Betriebssystemen verwendet wurde.

Bei B&R haben wir bereits in den frühen 2000er-Jahren unseren Kunden SPS-Aufgaben, Visualisierung und Antriebsregelung parallel auf einem ‚Computer’ angeboten. Damit haben wir eine Pionierrolle übernommen, die später vielfach nachgeahmt wurde. Und dies sowohl im Formfaktor einer SPS mit den klassischen Onboard-IOs als auch in Form eines Automation-PCs, also der Kombination eines Industrie-PCs mit einem Automatisierungssystem. 

Jüngster Trend ist es ja, die SPS immer stärker als Soft-ware abzubilden. Sehen Sie die Hardware-SPS vor der Ablösung?

Ich denke es ist notwendig, den Begriff Hardware-SPS in die beiden Begriffe zu unterscheiden – Hardware und SPS. 
Hardware im Sinne eines Computers mit CPU und Speicher wird immer erforderlich bleiben. Ebenso eine SPS im Sinne einer Funktion, die beliebig programmierte Aufgabenstellungen innerhalb der notwendigen Rahmenbedingungen – Stichwort Echtzeit – abwickeln kann. 
Was sich ändern wird, ist, dass die Kombination und Auswahl der beiden Themen zukünftig immer flexibler wird. Ob eine SPS auf einem Server, IPC oder einem Embedded-System als Funktion vorhanden ist, wird mehr denn je zu einem Freiheitsgrad, über den der Kunde selbst entscheiden kann.

Stefan Schönegger, verantwortlich für den Geschäftsbereich Controls bei B&R

© B&R

Zur diesjährigen Hannover Messe wurde viel darüber gesprochen, zukünftig eine SPS auch als rein virtuelle Lösung abzubilden. Wie werten Sie diesen Trend? 

Das ist der logische nächste Schritt und eigentlich auch nur eine evolutionäre Weiterentwicklung der heutigen Lösung mit einer Soft-SPS. Das schließt die Möglichkeit ein, eine solche SPS auch direkt in einer Public Cloud zu betreiben. Allerdings muss man sehr genau abwägen, für welche Einsatzbereiche so ein Ansatz geeignet ist oder eben nicht. Eine SPS, die vorrangig für IO-Monitoring mit Zykluszeiten im Sekundenbereich ohne Echtzeitanforderungen eingesetzt wird, ist sicherlich ein idealer Use-Case für eine virtualisierte SPS in der Cloud. Das andere Extrem ist eine hochdynamische Maschine mit vielen Servoantrieben die mit µs-Präzision geregelt werden müssen. Dafür ist ein sehr eng verzahntes Echtzeitverhalten auf dem Steuerungssystem notwendig – das ist derzeit mit einer virtuellen Steuerung noch nicht vorstellbar. Aber natürlich wird es auch hybride Systeme geben, die manche Aufgaben virtualisiert abbilden. Anwendungsbeispiel wäre etwa ein lokales Datacenter, das Echtzeitprozesse sehr nahe an der Aktorik/Sensorik ausführt.

»Es wird kein Entweder-oder geben« - Fortsetzung

Compact controller von B&R

© B&R

Welche neuen Möglichkeiten ergeben sich durch die Virtualisierung?

Die großen Vorteile der Virtualisierungstechnologie sind ein sehr vereinfachtes Update-Szenario und die Hardware-Unabhängigkeit. Ein Wechsel von einer SPS-basierten Lösung zu einem Industrie-PC und zurück ist bereits heute bei B&R möglich. Eine vollständige Virtualisierung ermöglicht zusätzlich auch einen Wechsel in die Cloud. Der Kunde muss sich nicht mehr zu Entwicklungsbeginn auf eine der beiden Welten festlegen. 

»Die großen Vorteile der Virtualisierungstechnologie sind ein sehr vereinfachtes Update-Szenario und die Hardware-Unabhängigkeit«

Welche Aufteilungen der Aufgabe ‚Steuern’ sehen Sie? Alles in der Cloud, manches in der Edge, Anteile direkt im Sensor/Aktor? 

Es wird kein Entweder-oder geben, sondern – je nach Aufgabenstellung – ein flexibles Load-Balancing. Dies erhöht die Flexibilität und auch die Leistungsfähigkeit der Systeme, wird aber auch zu mehr Komplexität führen. Zukünftig besteht eine der Kernaufgaben der Automatisierer darin, dem Kunden diese Vorteile zu ermöglichen, ohne dass er sich damit explizit beschäftigen muss. Die Verteilung der Intelligenz sollte daher durch clevere Algorithmen vollautomatisch erfolgen – natürlich immer mit der Möglichkeit eines Expertenmodus, um das Systemverhalten gezielt zu beeinflussen.

Inwiefern sehen Sie eine stärkere Verschmelzung des Themas Steuern mit anderen Disziplinen? 

Dieser Trend wird sich fortsetzen. Zu den bekannten Themen Motion Control, HMI, IO und Safety kommen neue Themen dazu, wie Datenanalyse durch AI, etwa für Vision Systeme oder Predictive Maintenance. Steuern und Regeln kann man sich zukünftig wie eine App vorstellen, die sich mit beliebigen Aufgaben kombinieren lässt – so wie man das aus der Consumer-Welt bereits kennt. Wobei es Limits geben wird, je höher die Echtzeitanforderungen werden.

Welche kommunikationstechnischen Erfordernisse treten mit der Virtualisierung neu auf? 

Ein wichtiger Punkt ist die notwendige beliebige Verschmelzung von Echtzeitkommunikation und Service-Aufgaben auf einer konvergenten Infrastruktur. Am Ende dreht sich alles um Daten und daher um die Anforderung, mit ihnen Prozesse semantisch korrekt und vollständig zu beschreiben. Wir müssen weg von den Bits und Bytes hin zu nutzbaren Informationen. All das sehen wir bei OPC UA und TSN, welches in den Standardisierungsgremien als OPC UA FX gerade finalisiert wird. Ich habe keinem Zweifel, dass diesen Technologien die Zukunft gehört.

Inwiefern werden bzw. müssen sich die klassischen Steuerungshersteller wandeln? Welche Entwicklung der Branche erwarten Sie?

Die vielbeschriebene Konvergenz von OT und IT wird in wenigen Jahren gar kein Thema mehr sein, sondern gelebte Realität in der Automatisierungstechnik sein. Der Fokus liegt dabei verstärkt auf  den Themen Software und digitalen Services. Wer diesen Wandel nicht schafft, wird auf der Strecke bleiben.