Vielfältige Vorteile
Einbinden von virtuellen SPS in die eigene Steuerungslandschaft, wie gewohnt im Codesys Development System (Quelle: Codesys)
Mit virtuellen Steuerungen lassen sich mehrere dedizierte Steuerungen zentralisiert auf einer leistungsfähigen Hardware zusammenfassen (Quelle: Codesys)
Codesys Virtual Control ist die logische Fortsetzung des anhaltenden Trends der Abstraktion in der Evolution der Industriesteuerung. Die neue Hardwareunabhängige Steuerungsgeneration erlaubt es, jedes gängige System in eine SPS zu verwandeln und eröffnet so neue Perspektiven bei der Auswahl der Hardware für Automatisierer. Leistungsfähige Serv können in Zukunft zentral ganze Industriehallen steuern. Beschaffung, Verdrahtung, Instandhaltung, Ausrollen von Applikationen und Administration werden dadurch vereinfacht und günstiger. So muss nicht mehr auf Dutzenden dedizierten Steuerungen gearbeitet werden. So wird der teuerste Platz in einer Maschine, bekanntlich der Schaltschrank, nicht mehr von einer oder mehreren Steuerungen belegt; Netzteile und deren Verdrahtung entfallen. Statt der Beschaffung und Montage mehrerer Steuerungen genügt es, eine verfügbare IT-Plattform im Netzwerk mit virtuellen Steuerungen zu bespielen und diese zentral zu verwalten und das von IT-Spezialisten anstelle von Automatisierern. OT und IT sind damit vollständig miteinander verschmolzen.
Aktueller Stand und Umsetzung
Die Vorteile klingen beinahe zu gut, um wahr zu sein, und allgemein hört sich das alles nach Zukunftsmusik an. Wie ist der tatsächliche derzeitige Stand?
Codesys als etablierte IEC-61131-3- Plattform bietet bereits seit Jahren die Möglichkeit, unterschiedliche Geräte via Soft-SPS zu automatisieren. Und auch die nächste Stufe der SPS-Entwicklung ist kurz vor der Fertigstellung bzw. bereits in Demo-Anlagen im Einsatz. Schon heute testen also einige Pilotkunden die Vorteile der virtuellen Steuerungen in ihren Anlagen. Typischerweise werden Anwender die virtuelle Steuerung entweder selbst manuell mittels Konfigurationsdatei bzw. Image deployen oder auf Orchestrierungs-Tools, wie den Codesys Automation Server, zurückgreifen. Auch das Codesys Development System wird eine Funktion zum Deployen von Runtimes im Container bereitstellen. Das System ist meist wie folgt aufgebaut: Als Basis wird ein Typ 1 Hypervisor genutzt, der direkt auf der Hardware aufsetzt. Darauf laufen dann wiederum ein oder mehrere Betriebssysteme. Dabei könnte es sich beispielsweise um eine WindowsInstanz und eine Linux-Distribution handeln. Innerhalb des Linux-OS, zum Beispiel Debian, RedHat oder Suse, wird eine Container-Engine aufgesetzt, in der dann je nach Bedarf Container mit einer Virtual Control Runtime instanziiert werden können.
Virtuelle Steuerungsinstanzen lassen sich dann nach Belieben in unterschiedlicher Anzahl und Leistung deployen und auch wieder entfernen. Per virtuellem LAN sind IO und andere Geräte sowie Peripherie im Netzwerk ansprechbar. Die Projektierung erfolgt wie gewohnt über das Codesys Development System.
Die Einsatzgebiete
Mögliche Use Cases für die Steuerung 5.0 wären zum einen das Ersetzen mehrerer dedizierter Steuerungen durch ein leistungsfähiges, zentrales IT-System. Die Beschaffung, Instandhaltung und Wartung einer solchen Anlage sind günstiger als die Installation und der Betrieb von Dutzenden separaten SPS. Durch den Einsatz von IT-Servern kann außerdem auf ein flexibleres Hardwareangebot zurückgegriffen werden. Ein zweiter Use Case ist die Aufteilung der Applikation in Microservices. Die Firma Voith Paper hat in einem Pilotprojekt bestehende Applikationen in mehrere logische Teile aufgeteilt und lässt diese auf einem IT-Server auf fünf prozesstechnisch isolierten Steuerungsinstanzen ausführen. Weil diese Instanzen mit anderen Diensten über definierte Schnittstellen einfach zusammenarbeiten können, werden sie zu Microservices, wie man sie in der IT kennt. Dadurch verfügt die Maschine über ein State-ofthe-Art Security-Design, außerdem ist die Voith Paper-Applikation jetzt flexibel anpassbar und einfach wartbar.
Ausblick
Neben der funktionalen virtuellen Steuerung wird bei Codesys auch an der Entwicklung einer sicheren Virtual Control gearbeitet. Diese wird ebenfalls auf eine Containerisierung setzen, was zur Folge hat, dass keine spezielle Safety-Hardware mehr erforderlich ist. Die neue Generation der Safety-Runtime lässt sich dementsprechend in derselben Infrastruktur betreiben wie die funktionale virtuelle Steuerung. Das Release für die nächste Evolutionsstufe der Steuerungsgeneration, sowohl für die funktionale als auch für die sichere Virtual Control, ist für das erste Quartal 2024 geplant.