Automatisierung der nächsten Generation: softwarezentriert und herstellerunabhängig
Die heutigen Möglichkeiten der Automatisierungstechnik sind enorm. Maschinen und Roboter fertigen mit höchster Genauigkeit selbst komplexeste Produkte, ganze Prozesse werden automatisiert und der Mensch wird auf vielfältigste Art und Weise entlastet. So beeindruckend die Ergebnisse, so groß aber auch der damit verbundene zeitliche und finanzielle Aufwand. Der Grund: Nach der Etablierung der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) in der Automatisierung hat sich am damit verbundenen Prinzip der steuerungszentrierten Entwicklung seit Jahrzehnten nichts Grundlegendes mehr verändert.
Foto: Schneider Electric
Grenzen herkömmlicher Automatisierungstechnik
Festgelegt in der Norm IEC61131 kommt der traditionelle Entwicklungsansatz im Zeitalter des IIoT und der Vernetzung heute an seine Grenzen. Verantwortlich dafür sind die für den steuerungszentrierten Automatisierungsansatz typischen proprietären Systeme, in denen Steuerungssoftware und -hardware herstellerspezifisch verbunden sind. Die Interoperabilität von Steuerungskomponenten wird damit weitgehend verhindert, sodass die SPS-Lösungen unterschiedlicher Anbieter entweder gar nicht oder erst nach erheblichen Anpassungen zusammenarbeiten. Auch der Wiederverwendbarkeit einmal erstellter Softwareapplikationen sind damit enge Grenzen gesetzt. Engineering, Umrüstungen oder Upgrades von Maschinen und Anlagen werden so erheblich erschwert.
Automatisierung der nächsten Generation
Wie es anders funktioniert, zeigt die 2005 definierte Norm IEC61499, mit der ein neuer Standard für die Industrieautomation präsentiert wird. Mit ihr endet das Zeitalter proprietärer Systeme, die Software wird konsequent von der Hardware entkoppelt und die Automatisierung der nächsten Generation wird Realität. Wesentlicher Vorteil: Die Steuerungslogik liegt nicht mehr bei einem zentralen Controller, sie kann frei auf alle mit einer CPU ausgestatteten Feldgeräte verteilt werden. Zudem wird der traditionelle verfahrensorientierte Ansatz durch einen objektorientierten Automatisierungsansatz abgelöst und es wird mit herstellerunabhängigen, wiederverwendbaren Softwareobjekten gearbeitet.
Diese Softwareobjekte (sogenannte Funktionsblöcke) bilden die Eigenschaften einzelner Geräte oder Maschinen, aber auch ganzer Anlagen ab. Die Kapselung dieser Eigenschaften in einem Softwareobjekt kann bereits vor dem eigentlichen Engineeringprozess einer Maschine oder Anlage beginnen – Programmierung und Engineering sind daher deutlicher voneinander getrennt. Insbesondere das Engineering gestaltet sich dadurch erheblich einfacher. Da bei der IEC61499 keine globalen Variablen genutzt werden, ist die Wiederverwendbarkeit von Softwareobjekten zudem erheblich erleichtert.
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Mit der IEC61499 wird so eine wesentliche Grundlage für die Industrie der Zukunft gelegt. Sie macht in der Automatisierung möglich, was in der Informationstechnologie lange Standard ist: Teilen sich Komponenten mit CPU ein gemeinsames Betriebssystem, funktionieren alle für dieses Betriebssystem erstellten Applikationen unabhängig von der jeweiligen Hardware. Ein einmal für einen bestimmten Zweck programmierter Funktionsbaustein funktioniert via Plug-and-Produce dann in jeder beliebigen Anlage jedes beliebigen Herstellers. Da Software nicht mehr an eine bestimmte SPS-Steuerung gekoppelt ist, lässt sie sich in Nachfolgemodellen einer Maschine ebenso nutzen wie in den Modellen anderer Hersteller. Entsprechend drastisch sinkt der Aufwand bei Hardware-Upgrades. Gerade in Zeiten von gestörten Lieferketten kann diese hardwareunabhängige und deutlich flexiblere Automatisierungsweise Vorteile und Entlastung bringen. So kann der OEM seine Maschine mit lieferbaren Komponenten automatisieren und gewinnt einen großen Wettbewerbsvorteil.
Im Dienste der IEC61499: Die UniversalAutomation.Org (UAO)
Die Ende 2021 gegründete unabhängige Non-Profit-Organisation UniversalAutomation.Org hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Verbreitung des Standards IEC61499 und eines gemeinsamen Betriebssystems für Automatisierungskomponenten voranzutreiben. Mitglieder sind namhafte Industrieunternehmen wie Schneider Electric, Hersteller, OEMs, Systemintegratoren, Start-Ups und Universitäten. Die UAO pflegt und verwaltet die Referenzimplementierung einer auf IEC61499 basierenden Runtime-Umgebung in Form einer Shared Source. Diese übernimmt damit die Funktion des universell einsetzbaren hardwareübergreifenden Betriebssystems für alle Automatisierungskomponenten.
Das Engineering-Tool für die Applikationsentwicklung nach IEC61499
Bereits seit 2020 bietet Schneider Electric als erster großer Hersteller der Branche mit dem EcoStruxure Automation Expert ein Engineering-Tool zur Modellierung automatisierter Anwendungen, das den Anforderungen der IEC61499 gerecht wird. Denn die Zukunft der Automatisierung beginnt heute. Lesen Sie hier, wie EcoStruxure Automation Expert das Engineering moderner Industrieanlagen neu definiert: Der EcoStruxure Automation Expert im Überblick
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