Industrieanlagen virtuell steuern

Hochautomatisierte Fabrikanlagen, die sich virtuell steuern lassen, sind keine Zukunftsmusik mehr. Ethernet-basierte IT- und Produktionsnetzwerke schaffen die Grundlage dafür.

E-Mails empfangen und gleichzeitig einen Industrieroboter steuern ist heute von einem PC aus möglich. Aufgrund von Tablet-PCs muss sich dazu ein Mitarbeiter nicht einmal an einem festen Arbeitsplatz befinden, sondern kann sich frei auf dem Firmengelände bewegen und sogar von unterwegs aus virtuell die Produktionsanlange steuern. Ursprünglich setzten die Automatisierungs- und Informationstechnik auf völlig unterschiedliche Infrastrukturen. Doch die strikte Trennung weicht einer zunehmenden Konvergenz beider Bereiche und einer Integration in IP-basierende Gesamtlösungen. Da Unternehmen üblicherweise die Ethernet-Technik für die Vernetzung von PCs im Einsatz haben, steht Ethernet auch für die Steuerung und Kontrolle von Produktions- und Automatisierungsprozessen hoch im Kurs.

Allerdings ist das für die PC-Vernetzung gedachte Ethernet nicht echtzeitfähig, was für Automatisierungs- und Steuerungszwecke jedoch notwendig ist. Unter Industrial Ethernet fallen daher alle Bestrebungen, ein Echtzeit-Ethernet zu erhalten. Ethernet Powerlink ist beispielsweise eine Protokollerweiterung zum Ethernet-Standard nach IEEE 802.3, um Echtzeitdaten im Mikrosekundenbereich zu übertragen. Der Hauptanwendungszweck ist die Übertragung von Prozessdaten in der Automatisierungstechnik und die Anbindung an speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS).

SPSen sind die Schlüsselelemente in der Automatisierung und gelten als wichtiger Indikator, wie sich der Automatisierungsmarkt entwickelt. Das Marktforschungsunternehmen Frost & Sullivan prognostiziert, dass das europäische Marktvolumen für verteilte Steuerung und SPSen 2017 auf 8,9 Milliarden Dollar anwachsen wird. Weltweit gilt Europa vor Asien, das in den vergangenen Jahren stark aufgeholt hat, als der größte SPS-Markt. Innerhalb Europas hat Deutschland die Nase vorn. Nach einem starken Einbruch mit Umsatzeinbußen von bis zu 25 Prozent im Krisenjahr 2009 hat hier wie auf weltweiter Ebene 2010 und 2011 eine rasche Erholung eingesetzt. In der gesamten Region von Europa, Mittlerem Osten und Afrika geht das Marktforschungsunternehmen IMS Research in diesem Jahr von einem 10 prozentigen Wachstum im SPS-Bereich aus.

Um den Fabrikablauf weiter zu optimieren, gelten drahtlose Datennetzwerke, Videoüberwachung in Echtzeit und virtuelles Monitoring als die großen Themen. In der industriellen Automation haben sich WLAN und Bluetooth besonders etabliert. Die Stärke von WLAN liegt im Aufbau großflächiger drahtloser Netzwerke mit sehr vielen Teilnehmern wie Elektrohängebahnen. Mit Bluetooth kann man dagegen viele verschiedene Netzwerke zum Beispiel Regalfördersysteme unabhängig voneinander auf engstem Raum betreiben.

Stellt man sich die Fabrik der Zukunft vor, enthält diese drahtlose Netzwerke, die einen hochautomatisierten Produktionsprozess unterstützen, verbunden mit Unternehmens-Software, die durch eine Cloud arbeitet. Gespeist wird das Szenario über energieeffiziente Systeme, die Energy Harvesting und erneuerbare Energien beinhalten. Dabei dürfen ausgeklügelte Sicherheitsmechanismen nicht fehlen. Denn je integrierter und komplexer ein System ist, desto anfälliger ist es für Störungen und böswillige Attacken wie Stuxnet-Angriffe beweisen.