Klassische Automatisierungsarchitekturen basieren auf fest zugeordneter Hardware: Eine SPS übernimmt definierte Steuerungsaufgaben, läuft auf dedizierter CPU-Hardware des jeweiligen Herstellers und ist eng mit dem zugrundeliegenden Betriebssystem verknüpft. Dieser Ansatz bietet Stabilität, schränkt jedoch Flexibilität und Skalierbarkeit ein. Virtualisierte Automatisierungskonzepte – auch als Software-Defined Automation bezeichnet – lösen diese enge Kopplung auf.
Laut einem Bericht des MM MaschinenMarkt (Vogel) ermöglichen virtuelle Automatisierungslösungen konkrete Vorteile in industriellen Umgebungen. Der Kerngedanke: Steuerungslogik wird als Software auf standardisierter IT-Hardware oder in Cloud-Umgebungen ausgeführt, statt auf proprietären Steuerungsplattformen. Das reduziert Hardwarekosten, vereinfacht Updates und erlaubt eine flexiblere Skalierung von Steuerungskapazitäten.
Technisch setzt dieser Ansatz auf Hypervisor-Technologien, wie sie aus der IT-Infrastruktur bekannt sind, sowie auf Echtzeit-fähige Betriebssystemerweiterungen. Anbieter wie Siemens mit dem Konzept der Simatic S7-1500V (virtualisierte SPS), Beckhoff mit TwinCAT als softwarebasierter Steuerungsplattform oder Bosch Rexroth mit ctrlX AUTOMATION zeigen, wie sich SPS-Funktionalität auf Standard-x86-Hardware oder in virtualisierten Umgebungen abbilden lässt. Entscheidend ist dabei die Gewährleistung deterministischer Echtzeiteigenschaften – ein Aspekt, der in der IT-Welt keine Rolle spielt, in der Automatisierungstechnik jedoch nicht verhandelbar ist.
Für den planenden Ingenieur ergeben sich daraus konkrete Überlegungen: Erstens muss die Netzwerklatenz zwischen virtueller Steuerung und Feldebene bewertet werden, insbesondere bei zeitkritischen Regelkreisen. Zweitens sind Fragen der Cybersecurity neu zu bewerten, da ein gemeinsamer physischer Host mehrere logisch getrennte Steuerungsinstanzen betreiben kann. Drittens erfordert der Betrieb virtualisierter Steuerungen angepasste Wartungs- und Backup-Prozesse, die sich eher an IT-Konzepten orientieren als an klassischen SPS-Lebenszyklen.
Ein praktischer Vorteil zeigt sich bei der Inbetriebnahme und beim Testen: Virtuelle Steuerungen lassen sich als Abbild auf einem Engineering-PC oder in einer Simulationsumgebung ausführen, ohne dass die Zielhardware verfügbar sein muss. Das verkürzt Entwicklungszyklen und ermöglicht Hardware-in-the-Loop-Tests früher im Projektverlauf. Für Maschinenbauer, die Varianten eines Maschinentyps bedienen, vereinfacht sich das Konfigurations- und Lizenzmanagement, wenn Steuerungsinstanzen softwareseitig geklont und angepasst werden können.
Die Umstellung auf virtuelle Automatisierung ist kein rein technischer Schritt, sondern verändert auch Zuständigkeiten im Unternehmen. OT- und IT-Kompetenz müssen stärker verzahnt werden. Gleichzeitig sollten Betreiber die Abhängigkeit von Plattformanbietern im Blick behalten, da proprietäre Virtualisierungsschichten neue Vendor-Lock-in-Risiken erzeugen können. Offene Standards wie OPC UA und herstellerübergreifende Initiativen im Umfeld von Edge Computing können hier als Orientierung dienen.
Quelle: MM MaschinenMarkt (Vogel) – https://www.maschinenmarkt.vogel.de/reale-vorteile-durch-virtuelle-automatisierung-a-b5379e0bc7d41881e59d1788fa6ffd64/
