In der Welt der industriellen Automatisierung zeichnet sich ein Paradigmenwechsel ab. Denn mehr als 50 Jahre nach Richard E. Morleys Erfindung der speicherprogrammierbaren Steuerung stoßen konventionelle Automatisierungsmethoden allmählich an ihre Grenzen. Der Knackpunkt: Geschlossene Regelsysteme, wie sie für die Automatisierungsbranche charakteristisch sind, kosten viel Ressourcen, Aufwand und Zeit.

Das Thema herstellerunabhängige Automatisierung nimmt Fahrt auf. In der neu gegründeten UniversalAutomation.Org haben sich Industrieunternehmen, Hersteller, OEMs, Systemintegratoren, Start-ups und Hochschulen zusammengeschlossen, um gemeinsam an der Referenzimplementierung einer IEC 61499-basierten Steuerungslaufzeit zu arbeiten. Das Ziel: herstellerunabhängige Interoperabilität und Portabilität als Standard in der Automatisierung zu etablieren. Schneider Electric ist von Anfang an Teil der neuen Organisation.

Geschlossene Systeme mit ihrer fehlenden Interoperabilität und Portabilität verzögern den nächsten Entwicklungsschritt der Industrie 4.0. Zahlreiche Fortschritte hinsichtlich Effizienz, Flexibilität und Innovation, die auf Basis der verfügbaren Technologien längst möglich gewesen wären, werden auf diese Weise zwangsläufig gehemmt. Grund genug also, die vorherrschende Automatisierungslogik zu überdenken und künftig auf einen herstellerunabhängigen Ansatz zu setzen. Mit der Norm IEC 61499 wurden bereits die notwendigen theoretischen Grundlagen gelegt.

Die Mitte der 2000er Jahre konzipierte IEC 61499 definiert ein generisches Modell für verteilte Steuerungssysteme, das die bisher verwendete Norm IEC 61131-3 deutlich erweitert. Die Grundidee hierbei ist eine rein softwarebasierte – von der zugrunde liegenden Hardware abstrahierte – Modellierung automatisierter Anwendungen mit Hilfe vorgefertigter Funktionsbausteine. Dazu schreibt die IEC 61499 vor, dass die Funktionsbibliotheken von Programmierumgebungen immer offen und ohne Herstelleranbindung verfügbar sein müssen. Damit spielt es für die Modellierung automatisierter Anwendungen keine Rolle mehr, welche CPU-Ressourcen als Basis zur Verfügung stehen. Die softwareseitig erstellten Programmstrukturen müssen nicht zwingend auf eine SPS-Steuerung hochgeladen werden, sondern laufen ebenso auf einem Frequenzumrichter, einem Industrie-PC oder einem Windows/Linux-Rechner.

Darüber hinaus verfügen die nach IEC 61499 definierten Funktionsblöcke über Ein- und Ausgänge für Ereignisse. Im Gegensatz zur zyklischen Programmbearbeitung unterstützen sie das aus der IT-Welt seit langem bekannte ereignisbasierte Ausführungsmodell.

Die großen Vorteile, die sich auf Basis der IEC 61499 insbesondere für das Engineering ergeben, lassen sich mit dem EcoStruxure Automation Expert von Schneider Electric besonders gut veranschaulichen. Mit diesem im Jahr 2020 vorgestellten und ständig weiterentwickelten Engineering-Tool können Maschinenbauer und Endanwender bereits heute von einer herstellerunabhängigen Automatisierung profitieren. Dazu wird innerhalb der Softwareumgebung des EcoStruxure Automation Expert eine hardwareunabhängige Abstraktionsschicht zur Orchestrierung automatisierter Anwendungen erstellt. Damit ist es möglich, Anwendungen zu entwickeln und zu testen, noch bevor eine einzige Hardware installiert wurde. Um in diesem Zusammenhang aufwendige Programmiervorgänge zu vermeiden, kann auf vorgefertigte Funktionsbausteine ​​zurückgegriffen werden. Diese Softwaremodule kapseln wie eine Art Blackbox einzelne Applikationen oder ganze Anlagenteile und lassen sich im sogenannten „Single Line Engineering“ grafisch einfach miteinander verbinden. Eine automatische Plausibilitätsprüfung und vielfältige Simulationsmöglichkeiten geben dann in der virtuellen Softwareumgebung sofort Auskunft darüber, wie produktiv und effizient das reale System funktionieren würde. Die softwareseitig modellierten Programmstrukturen können dann herstellerunabhängig frei auf die realen SPS- und Hardwarekomponenten verteilt werden.

Link zur Demo: https://demo.se.app/ecostruxure-automation-expert/indexGerman.html?lang=german

Die komplette Konfiguration der Querkommunikation übernimmt der EcoStruxure Automation Expert selbstständig. Für den Programmierer besteht innerhalb der Softwareumgebung immer Klarheit über die Abhängigkeiten der verschiedenen Module und Komponenten. Auf diese Weise kann nicht nur das Engineering erheblich vereinfacht und beschleunigt, sondern auch der Fehlerraum stark reduziert werden.

Link zum Whitepaper: „Ein quantitativer Vergleich von Systemen für die digitale Industrieautomation“ https://www.se.com/de/de/download/document/998-21022781_DE/

Der Mehrwert eines herstellerunabhängigen Automatisierungsansatzes beschränkt sich nicht auf das Engineering. Durch die Entkopplung von Hard- und Software sowie objektbasierter Programmierung gewinnen softwarebasierte Geschäftsmodelle an Bedeutung – beispielsweise in Form eines App Stores für die Automatisierung. In diesem Sinne können fertige und getestete Softwareanwendungen (Funktionsblöcke) einfach heruntergeladen und per Plug-and-Produce in das bestehende oder geplante System eingefügt werden. Wie aus der IT-Welt bekannt, laufen die so erworbenen Softwareanwendungen auf praktisch jeder kompatiblen Hardware.

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