Herstellerunabhängige Automation Zeit für einen Neustart? Flexibel dank Automatisierung nach IT-Logiken

Proprietäre Steuerungssysteme haben der vierten industriellen Revolution bisher viel Schwung genommen. Ein herstellerunabhängiger Automatisierungsansatz nach IEC61499 hat Potenzial, das zu ändern.

Nachhaltig, effizient, resilient und vor allem flexibel – so oder so ähnlich lauten die Mehrwerte, die landläufig mit dem Konzept der Industrie 4.0 assoziiert werden. Doch von deren flächendeckender Umsetzung kann auch heute noch längst nicht die Rede sein. Einer der entscheidenden Gründe: Proprietäre Steuerungssysteme. Diese erschweren die Interoperabilität von Komponenten, verhindern die Portierbarkeit von Software und stellen für die durchgängige IoT-Vernetzung ein beträchtliches Hindernis dar. Keine guten Voraussetzungen also, um das volle Potenzial aus den vorhandenen Technologien herauszuholen. Eine Norm aus dem Jahr 2005 könnte dies nun ändern: IEC61499.

IEC61499: Automation aus einem neuen Blickwinkel

Im Gegensatz zur heute meist gängigen Automatisierungsnorm IEC61131, beschreibt IEC61499 einen softwarezentrierten und herstellerunabhängigen Automatisierungsansatz, der eine grundlegende Entkopplung von Steuerungshardware und Entwicklungsumgebung vorsieht. Auf diese Weise entsteht, ähnlich wie in der Consumer-IT, eine hardwareunabhängige Softwareschicht, in der frei programmiert werden kann. Später lässt sich die Logik dann auf jedes Feldgerät mit CPU verteilen und der Code muss nicht zwangsläufig von einer zentralen SPS-Steuerung ausgeführt werden. So wird das klassische und starre Modell der Automatisierungspyramide zugunsten eines deutlich flexibleren Netzwerkmodells aufgebrochen.

Ein weiterer Vorteil der hardwareunabhängigen Programmierung: Die so entstehenden Softwareobjekte sind portierbar und leicht wiederzuverwenden. Der Funktionsbaustein für einen Motor, eine Pumpenanwendung oder eine ganze Anlage kann einfach kopiert und auf denselben Anwendungsfall mit anderen Hardwaregegebenheiten übertragen werden. Oder anders formuliert: Für die Auswahl der Hardware ist bei diesem Konzept nicht länger der Hersteller, sondern nur noch die Funktionalität (oder die Lieferbarkeit) entscheidend. Außerdem sind die Lebenszyklen von Hardware und Software voneinander getrennt. Wird ein Stück Hardware erneuert, muss die Automatisierungssoftware nicht zwangsläufig mit ausgetauscht werden. Das vorhandene Programm wird einfach auf die neue Hardware aufgespielt und fertig.

Die Runtime: Gemeinsamer Nenner für die Automatisierung

Voraussetzung eines solchen softwarezentrierten und herstellerunabhängigen Automatisierungsansatzes ist allerdings, dass alle Komponenten mit CPU ein gemeinsames Betriebssystem teilen. Also so wie in der Consumer IT. Und hier kommt die Non-Profit-Organisation UniversalAutomation.Org ins Spiel. Deren Mitglieder – namhafte Industrieunternehmen, Hersteller, OEMs, Systemintegratoren, Start-Ups und Universitäten – verwalten und pflegen bereits seit Ende 2021 eine auf IEC61499 basierende Runtime-Umgebung. Diese dient als hardwareübergreifendes Betriebssystem für die Automatisierungskomponenten und ermöglicht überhaupt erst, dass sich die für das Betriebssystem entworfenen Softwareanwendungen – unabhängig von der eingesetzten Hardware – nutzen lassen.

Das passende Werkzeug: EcoStruxure Automation Expert

Um mit den Softwareobjekten arbeiten zu können, bedarf es aber vor allem ein Werkzeug zur Orchestrierung: Als erster großer Hersteller der Branche hat der Tech-Konzern Schneider Electric ein solches auf den Markt gebracht. Das Mitglied der UniversalAutomation.Org stellt mit dem EcoStruxure Automation Expert seit 2020 ein entsprechendes Engineering-Tool (Buildtime) zur Verfügung. Dieses stellt eine von jeglicher Hardware unabhängige Softwareschicht dar, in der sich automatisierte Anwendungen mit eventbasierter Ausführungslogik modellieren lassen. Dazu kommt ein sogenanntes ’Single Line Engineering‘ zum Einsatz, bei dem die einzelnen mechatronischen Komponenten in der virtuellen Bedienoberfläche rein grafisch – also unkompliziert durch das Ziehen einer Linie – miteinander verbunden werden. Für den Maschinenbau im Speziellen, aber auch für andere Branchen bieten sich durch diese Form der Automatisierung völlig neue Möglichkeiten.

Welche das sind und wie eine herstellerunabhängige Automatisierung nach IEC61499 funktioniert, darüber klärt die Doku „Neue Wege für die Automatisierung“ auf:

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