Virtuelle SPS in Echtzeit steuern

Die SPS mit Edge und Cloud digitalisieren

10. Januar 2022, 10:35 Uhr | Ute Häußler
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Software Defined Automation (SDA) und VMware haben eine gemeinsame Lösung auf den Markt gebracht, um SPSen als Software abzubilden und implementieren virtuelle speicherprogrammierbare Steuerungen (vPLCs) in Echtzeit.

Die Ausführung von deterministischen Echtzeitsteuerungen auf virtualisierten Edge-Servern in Kombination mit einer umfassenden vPLC-Management-Schnittstelle in der Cloud soll die Produktivität, Auslastung und Sicherheit verbessern und gleichzeitig unabhängiger von herstellerspezifischer Hardware und Halbleiter-Komponenten machen.

Dr. Josef Waltl, CEO und Mitbegründer von SDA, erklärt: »Die heutigen technologischen Fortschritte im Bereich Software und Cloud Computing ermöglichen das Management von Echtzeit-Steuerungssystemen in reiner Softwareform. Der SDA vPLC-Service ist in der Lage, eine Leistung von unter 10 ms zu erreichen, die für viele industrielle Anwendungen erforderlich ist, die derzeit von herkömmlichen SPS gesteuert werden.«

Virtuelle SPS und Maschinen am Edge

Für eine weiterführende Digitalisierung des Shopfloors will die SDA-Lösung dazu beitragen, die industrielle Automatisierung durch die vollständige Virtualisierung von SPS-Steuerungen auf dem VMware Edge Compute Stack zu verbessern und unterstützt zudem virtuelle Maschinen (VM) und Container, die auf herkömmlichen IT-Servern an der Edge laufen.

Viele IT- und Digital-Innovationen wurden im Bereich der SPS bisher noch nicht übernommen, seit den 1980er Jahren hat sich die SPS-Technologie nur sehr langsam weiterentwickelt. Zwar wurde die Speicher- und Verarbeitungsleistung der SPSen größer, bei gleichzeitiger Verringerung ihrer Größe - dennoch ist auf den meisten Shopflooren noch immer eine vor Ort überwachte und individuell programmierte SPS im Einsatz, die zum Ändern des Codes außer Betrieb genommen werden muss und mögliche Ausfallzeiten im Betrieb und Risiken bei der Zuverlässigkeit beinhaltet.

Modernisierung der SPS ist ein Muss

Die vPLC-Lösung zielt darauf ab, die Vorteile von Cloud-Systemen in die Fertigung zu bringen, die Ausfallsicherheit und Sicherheit zu erhöhen und gleichzeitig die Echtzeitfähigkeit zu erhalten. Die neue virtuelle SDA-SPS in Zusammenarbeit mit VMWare verringert die Softwarebeschränkungen von SPSen und befreit sie von der Notwendigkeit, vor Ort manuell verwaltet zu werden.

»Die Pandemie hat gezeigt, wie verwundbar die Hersteller trotz der Implementierung neuester Industrie 4.0- und Cloud-Technologien am Edge sind. Es ist die letzte Meile, die immer noch von menschlichen Eingriffen und Herstellerhardware abhängt, obwohl sie ein wichtiger Teil der Produktionsprozesskontrolle ist, die angegangen werden muss. Zusammen mit SDA hilft VMware Edge Compute Stack den Herstellern, die SPS in einer Zeit der Halbleiterknappheit zu optimieren, indem sie Ausfallsicherheit, Flexibilität und Effektivität im Herzen ihrer Edge-Operationen ermöglichen,« sagt Muneyb Minhazuddin, Vice President of Edge Computing bei VMware.

Die Lösung basiert auf einer hybriden Architektur zwischen einem Cloud-System und einem industriellen Edge-Workload. Die Hardwareressourcen am Edge werden effizient mit dem Edge Compute Stack von VMware genutzt, der die Ressourcen entsprechend den Anforderungen der einzelnen vPLCs verwaltet. SDA arbeitet daran, diesen Technologiestack mit einem Managementsystem für vollständig virtualisierte SPS zu erweitern, das auf der CodeSys-Technologie basiert, um die industrielle Steuerungsschicht als Software einzubinden. Das Managementsystem wird gleichzeitig virtuelle SPS-Zwillinge in der Cloud halten. 

Was ist der Mehrwert einer virtuellen SPS?

Fast alle Industrieprozesse, die heute noch von klassischen SPSen gesteuert werden, sollten von der digital-virtuellen Edge-Cloud-SPS profitieren. Softwarebasierte SPS-Implementierungen sind flexibler, vereinfachen die Lieferlogistik und können die Software-Inbetriebnahme verkürzen. Die Laufzeit der vPLC an der Edge kann über eine webbasierte Bedienkonsole und die Cloud aktualisiert werden. vPLCs werden als IT-Workloads behandelt und können entsprechend den neuesten IT-Sicherheitsanforderungen entsprechen. Eine integrierte Überwachung stellt zudem sicher, dass die vPLC-Reaktionszeit wie definiert eingehalten wird. 

Fertiger und Anlagenbauer sollen vor allem von einer verbesserten Auslastung und Produktivität in Zeiten von Halbleiterknappheit sowie einer geringeren Abhängigkeit von herstellerspezifischer Hardware profitieren. Eine virtuelle SPS senkt gegenüber der traditionellen Hardware-Implementierung zudem die Gerätekosten, Personalaufwand und erhöht die Engineering-Effizienz. In Zeiten gestresster Lieferketten auch wichtig: vPLCs haben als herkömmliche IT-Server derzeit eine deutlich kürzere Lieferzeiten als spezialisiertes SPS-Silizium.

 

 

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