Virtuelle Steuerungen in der Praxis

Mehr Flexibilität durch Virtualisierung

25. November 2022, 9:04 Uhr | Roland Wagner

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Typische Anwendungsfälle für virtuelle Steuerungen

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Bild 4: Suche nach geeigneten Steuerungen im Codesys Development System: Virtuelle SPSen lassen sich genauso finden und verwenden wie physisch verfügbare Geräte.
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Use Case 1: Ersetzen dedizierter Steuerungen – In einer Demo-Anlage eines deutschen Unternehmens ersetzt ein einziger anlagennaher IT-Server mit 128 CPU-Kernen 32 herkömmliche Industriesteuerungen und kommuniziert unter Echtzeitbedingungen mit 320 Busteilnehmern. Die Applikation läuft dabei stabil über alle Steuerungsinstanzen mit einem 8-ms-Zyklus und einem Jitter unter 50 µs. Die Vorteile der Anwendung liegen auf der Hand: Auch wenn die Anschaffung eines entsprechenden IT-Servers eine nicht unerhebliche Investition darstellt, so betragen die Kosten dafür nur einen Bruchteil des Gesamtvolumens der ersetzten SPSen. Hinzu kommen die vereinfachte Installation, etwa im Hinblick auf die Spannungsversorgung und Verdrahtung, sowie eine zentrale Wartung, in diesem Fall durch IT-Spezialisten statt Automatisierer.

So sind Updates der Firmware und der SPS-Applikation für die virtuellen Steuerungen problemlos von zentraler Stelle initiierbar. Und sollen aus irgendeinem Grund zusätzliche Funktionen per SPS realisiert werden, so lassen sich ganz einfach weitere virtuelle Steuerungen anlegen und einsetzen – ohne dass es zu einer Rückwirkung mit den bereits laufenden Systemen kommt.

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Bild 5: Mit virtuellen SPSen lassen sich Steuerungsaufgaben dedizierter Steuerungen unverändert in einer Hardware ausführen.
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Use Case 2: Aufteilung der Applikation – In einer zweiten Applikation hat die Firma Voith Paper eine bestehende Applikation in mehrere logische Teile aufgetrennt und lässt in einem IT-Server diese logischen Einheiten auf fünf prozesstechnisch isolierten Steuerungsinstanzen ausführen. Weil diese Instanzen mit anderen Diensten über definierte Schnittstellen leicht zusammenarbeiten können, werden sie zu Microservices, wie man sie in der IT kennt.

Dadurch verfügt die Maschine über ein State-of-the-Art Security Design, außerdem ist die Voith-Paper-Applikation jetzt flexibel anpassbar und einfach wartbar: Die einzelnen Teile der Applikation erfüllen unabhängig voneinander ihre Aufgaben, können zu- und abgeschaltet, ausgetauscht oder auch erweitert werden. Damit ist Voith Paper auf alle zukünftigen Anforderungen vorbereitet. Ein teurer und vor allem risikoreicher Umstieg auf verteilte Steuerungskonzepte, etwa durch IEC-61499-Systeme, ist überflüssig.

Nutzen bei Lieferproblemen

Warum können nun virtuelle Steuerungen bei Lieferproblemen nützlich sein? Ganz einfach: Weil Maschinen- und Anlagenbauer wegen der Abstraktion der Hardware ohne Aufwand auf andere verfügbare Plattformen umsteigen oder ausweichen können. Und dabei spielt es keine Rolle, ob diese Plattformen industriellen Anforderungen genügen. Natürlich kann das ein IPC im Schaltschrank sein – aber jetzt eben auch ein IT-Server, der in einem Serverraum in der Nähe der Anlage steht. Oder ganz flexibel heute so und morgen so.

Wichtig ist: Die Steuerungsfunktion wird dort abgearbeitet, wo entsprechende Ressourcen verfügbar sind. Vorhandene Ressourcen lassen sich besser auslasten, weil sie nicht exklusiv zugeteilt, sondern flexibel nachrüstbar sind. Das schafft Freiheiten, die gerade bei den aktuellen Lieferproblemen von Steuerungshardware eine Lieferfähigkeit von Maschinen und Anlagen ermöglicht. Wenn das nicht bereits ein Mehrwert für sich ist … Darüber hinaus lässt sich diese Hardware-Abstraktion für eine weitere interessante Anwendung nutzen. Mehr dazu in einem weiteren Beitrag, der demnächst erscheinen wird.

Der Autor: Roland Wagner ist Head of Product Marketing bei Codesys.


  1. Mehr Flexibilität durch Virtualisierung
  2. Typische Anwendungsfälle für virtuelle Steuerungen

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