Durchgängig auf der sicheren Seite

Alexander GrimmDigital Factory, Siemens, Nürnberg

Die Automatisierung entwickelt sich bereits mit großen Schritten. Heute müssen Lösungen entlang des Engineering-Prozesses – im Gegensatz zu früher – längst keinem starren Raster mehr folgen, sondern können jederzeit optimal an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst werden. Mitverantwortlich für diese Flexibilität ist laut Unternehmensangaben des weltweiten Automatisierungsspezialisten Siemens auch die eigene Strategie der sogenannten „Totally Integrated Automation“ (TIA), die der Anbieter seit Jahren verfolgt.

Mit dem Engineering-Framework TIA-Portal müsse sich der Anwender nicht mehr zwischen einer Lösung für die Standardautomatisierung oder die Sicherheitstechnik sowie dem Einsatz zwischen speicherungsprogrammierbarer Steuerungs-(SPS) oder PC-basierter Technik entscheiden, heißt es. Denn das Tool ermöglicht dem Kunden, jederzeit individuell zu entscheiden – unabhängig von der eingesetzten Hardware.

Gleiche Handhabung, identisches Aussehen und intuitive Engineering-Prozesse haben dazu geführt, dass Anwender sämtliche Aufgaben mit einer All-in-One-Lösung gestalten können. Das führt zu kürzeren Entwicklungszeiten, einfacherem Systemaufbau und schnellerem Service, so das Unternehmen.

Wichtige Bausteine für die erreichte Systemdurchgängigkeit sind der neue S7-1500 Software-Controller und der ET 200 SP Open-Controller mit der Architektur einer Simatic S7-1500-Steuerung. Während diese beiden PC-basierten Systeme mit neuer System-Architektur bereits seit rund einem Jahr für die Standardautomatisierung bestehen, können sie nun zusätzlich für die Sicherheitstechnik eingesetzt werden. Damit bietet der Mischkonzern Standard und Safety mit dem gleichen Controller. Die Sicherheitstechnik rückt also erneut einen wichtigen Schritt näher an die Standardautomatisierung heran und nährt so den Trend zu durchgängigen Gesamtlösungen, wie das Unternehmen mitteilt.

Bei bisherigen PC-basierten Lösungen wie der Soft-SPS Win AC RTX ist die Steuerung innerhalb des Betriebssystems Windows integriert. Somit war bisher in dem Windows-Betriebssystem ein Echtzeit-Kernel eingebettet, der für die Echtzeitfähigkeit sorgt. Der Nachteil: Treten in der „Windows-Hülle“ Probleme auf, funktioniert der Echtzeit-Kernel nicht mehr. Das wirkt sich wiederum auf den gesamten Programmablauf aus, erläutern die Marketing Manager von Siemens. Auch Hochlaufvorgänge dauern dadurch entsprechend lange und können nicht automatisiert gestartet werden.

Die neue Architektur des Simatic S7-1500 Software-Controllers dagegen entkoppelt das Betriebssystem von der Steuerung direkt über der Hardware. Hierbei teilt ein sogenannter Bare Metal Hypervisor die Hardware-Ressourcen wie Prozessor, Speicher, Schnittstellen oder Arbeitsspeicher zwischen dem Software-Controller und Windows auf.

Durch die Entkopplung läuft das SPS-Programm nun auch dann weiter, wenn das Betriebssystem beispielsweise Störeinflüssen unterworfen ist oder ein Update aufgespielt wird. Außerdem kann Windows nun nach einer Unterbrechung automatisiert hochgefahren werden, sodass der Maschinen- und Anlagenbetrieb dadurch nicht beeinträchtigt wird. So wird die Verfügbarkeit gesteigert, was vor allem bei stetigen Produktionsvorgängen wie in der Fertigungsautomatisierung vorteilhaft ist.

Von dieser Steuerungstechnik profitiert nicht nur die Standardautomatisierung, sondern auch die Sicherheitstechnik. Damit erhalten Hersteller von Maschinen und Anlagen einen doppelten Nutzen: Einerseits können sie die neue Systemarchitektur mit entkoppeltem Windows-Betriebssystem nutzen und andererseits die gesamte Sicherheitstechnik auf derselben Controller-Plattform mit gleichem Look & Feel entwickeln.

Aufgrund des autarken Betriebs von Betriebssystem und Software-Controller ist auch ein besserer Security-Schutz möglich, teilt der Hersteller mit. So lassen sich Standardautomatisierung und Sicherheitstechnik noch besser gegen Manipulation, Sabotage und ungewolltem Know-how-Transfer schützen.

Betrachtet man gerade die vertikale Integration von der Feldebene bis hinauf zu Leit- und Datenbanksystemen, entwickelt sich diese sehr schnell in Richtung schnittstellenfreier Datenautobahn. Insofern besitzen alle neuen Steuerungen Profinet-Schnittstellen und integrierte Web-Server. Profinet auf Basis von Industrial Ethernet bietet damit die Grundlage für eine durchgängige Vernetzung. Auch Profisafe ist in dieses Konzept gesamtheitlich integriert und profitiert dementsprechend von den Schutzmechanismen, die in den neuen Controllern der 1500-er-Baureihe implementiert sind.

Der Automatisierungskonzern mit den Hauptsitzen in München und Berlin bietet daher nach wie vor Hardware-Steuerungen, beispielsweise die Simatic S7-1200, S7-1500 oder die ET 200 SP CPU. Des Weiteren werden diese durch Software-Controller in Verbindung mit Simatic-Industrie-PCs sowie die ET 200 SP Open-Controller als Soft-SPS-Lösungen ergänzt. Die Software-Controller gibt es jetzt mit zusätzlicher Safety-Option, die Open-Controller ab Dezember.

Programmiert, parametriert und visualisiert werden die Steuerungslösungen mit einem einzigen Engineering-Framework, nämlich TIA Portal – ohne, dass der Anwender zusätzliche Windows-Einstellungen vornehmen muss. Das vereinfacht das Engineering und den Systemaufbau gleichermaßen.

Außerdem lässt sich so die Maschinenebene komfortabel an die übergeordnete Hierarchie anbinden, wie zum Beispiel an Visualisierung, Bildverarbeitung, PC-basierte Applikationen und Datenbank- oder Abrechnungssysteme. Mit der Ergänzung der Sicherheitstechnik in den S7-1500 Software-Controller (auf der Hardware-Basis von Simatic IPC) sowie in den Open-Controller (auf der Basis des ET 200 SP Systems) der neuen Generation mit entkoppeltem Windows-Betriebssystem gewinnen Anwender weitere Möglichkeiten, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen.

War bei bisherigen PC-basierten Lösungen, wie der Soft-SPS Win AC RTX, die Steuerung in das Windows-Betriebssystem integriert, sind die neuen S7-1500-Steuerungen vom Betriebssystem entkoppelt. Bisher war in Windows ein Kernel eingebettet, der für die Echtzeitfähigkeit sorgt. Treten in der „Windows-Hülle“ also Probleme auf, funktioniert der Echtzeit-Kernel nicht mehr, was sich auf den gesamten Programmablauf auswirkt. Durch den autarken Betrieb des Software-Controllers von Windows hingegen, treten diese Probleme nun nicht mehr auf.