Die Digitalisierung von SPSen bringt vor allem dann große Vorteile mit sich, wenn es darum geht, auf sich verändernde Anforderungen zu reagieren. So kann z.B. die angewandte Software oder die Anzahl der Controller schnell und einfach an die aktuellen Anforderungen angepasst werden. Wenn klassische Hardware-Steuerungen ein Update benötigen, ist es in der Regel nötig, dies direkt an der Maschine durchzuführen, was nicht selten mit Stillstand oder Produktionsausfällen verbunden ist. Das will Siemens mit der virtuellen SPS Simatic S7-1500V ändern. Via Edge Mechanismen lassen sich neue Versionsstände, erweiterte Funktionen oder Firmware-Updates unkompliziert und ortsunabhängig durchführen.
IT und OT wachsen zusammen
In diesem Sinne soll auch eine verbesserte Zusammenarbeit zwischen Shop Floor und IT-Ebene ermöglicht werden. Die Simatic S7-1500V basiert in Funktion und Bedienung auf dem Simatic S7-1500 Controller. Anwender können also weiterhin auf gewohnte Prozesse und Tools zurückgreifen, aber gleichzeitig von IT-Mechanismen profitieren. Als virtuelle SPS wird die S7-1500V über die Siemens-Industrial-Edge-Plattform ausgespielt und ist vom Hersteller komplett Hardware-unabhängig ausgelegt. Das bedeutet, es sind keine spezifischen Geräte oder Fabrikate notwendig. Nutzer laden die virtuelle SPS zunächst als Edge-App über den Industrial Edge Hub aus dem Marketplace herunter. Sie steht dann im Industrial Edge Management zur Verfügung. Anschließend können Anwender die virtuelle SPS mittels Industrial Edge Runtime in der Anlage einsetzen.
Über das Industrial Edge Management lassen sich die virtuelle Steuerung sowie auch andere Anwendungen zentral managen und flexibel an die Bedürfnisse anpassen. Somit können Kosten reduziert werden. Diese Art der datenzentrierten und softwarebasierten Automatisierung soll es dem Anwender ermöglichen, flexibler zu reagieren. SPS-Projekte lassen sich mit der virtuellen Steuerung leichter skalieren und durch offene Datenschnittstellen einfach in andere IT-Angebote integrieren. Die Simatic S7-1500V ist vollständig kompatibel mit dem TIA-Portfolio. Dadurch lassen sich bereits im TIA Portal bestehende Projekte und Daten wiederverwenden sowie Zeit und Aufwand reduzieren. Zudem soll es laut Anbieter eine attraktive Option sein, OT-Lösungen, die bisher eingesetzt wurden, jetzt in einer IT-Umgebung zu nutzen und von deren Vorteilen zu profitieren – ohne auf gewohnte Strukturen zu verzichten.
Adaptiv, flexibel und effizient
Mit der virtuellen SPS will Siemens seinen Kunden einen großen Schritt im Rahmen der digitalen Transformation ermöglichen. Denn die Erweiterung des Simatic-Portfolios soll die Möglichkeit schaffen, Produktionsanlagen flexibler und modularer zu gestalten. Als Teil des Siemens-Konzepts Industrial Operations X unterstützt sie Simatic S7-1500V auf dem Weg zu einer flexiblen und anpassungsfähigen Produktion.
Da die virtuelle SPS Hardware-unabhängig ist, kann der Anwender über ein mobiles Endgerät zeitlich und räumlich flexibel auf die Steuerung zugreifen und die Funktionen von Simatic S7-1500 digital verwalten. Die Zahl der Instanzen kann je nach Bedarf erhöht oder verringert werden, damit der Anwender die Zahl der Controller spezifisch an seine Anforderungen anpassen kann. Auch in Industrial Edge ist die virtuelle SPS integriert. Das ermöglicht es ihnen, Anwendungen zentral zu bedienen und Prozessschritte datenzentriert und softwarebasiert zu automatisieren. Aber auch komplette Abläufe und Kosten können mit Simatic S7-1500V über IT-Mechanismen verbessert oder adaptiert werden.
Anwendung bei Audi
Wie im Automobilbau üblich, finden sich in jeder Fertigungslinie von Audi hunderte SPSen, jeweils direkt verbaut in den Maschinen und Roboterzellen. Bei einem neuen Firmware Release, müssen die Instandhalter bisher direkt an jede Steuerung. Genauso bei Sicherheits-Updates. Das bedeutet für die Instandhaltung einen enormen Aufwand. Um hier für einen Paradigmentwechsel zu sorgen, hat Audi als Pilotanwender der virtuellen SPS von Beginn der Entwicklung an im Jahr 2017 mit Siemens zusammengearbeitet und mögliche Einsatzszenarios getestet.
Es wurde sogar eine rund mehrköpfige Abteilung ins Leben gerufen, die sich ausschließlich damit beschäftigt, wie klassische SPSen digitalisiert und virtualisiert werden können. Durch die Virtualisierung will Audi SPS-Funktionen künftig einfach und flexibel hinzufügen können, so wie man es mit den Apps vom Smartphone gewohnt ist. Voraussetzung ist natürlich, dass die Steuerung so zuverlässig und deterministisch funktioniert, wie es der Automobilbauer von den klassischen Hardware-Ausführungen erwartet.
Tests in der Fertigung
Wurde anfangs hauptsächlich virtuell getestet und simuliert, finden Anpassungen längst in einer echten Produktionsumgebung statt. Ziel ist es, die virtuelle SPS möglichst schnell großflächig in der Fertigung bei Audi einzusetzen. Dafür muss aber auch Hardware-seitig die passende Architektur umgesetzt werden. Denn abgesehen von IPC- und Egde-Lösungen direkt an der Maschine, will Audi die virtuellen Steuerungen vor allem auf entsprechenden Serverinfrastrukturen im Fertigungsumfeld betreiben. Damit soll dann die Basis gelegt werden, um dann Steuerungsaufgaben komplett Hardware-unabhängig zu lösen – und die SPS nur noch als ein Stück Software zu verstehen, so wie es bei vielen anderen Tools in der Produktion auch schon gemacht wird.
