16.04.2020

Docker in der Automatisierungstechnik

Zentrales Werkzeug für IT/OT-Konvergenz

IT und Automatisierungstechnik wachsen immer stärker zusammen. Dabei bietet es sich an, bereits bestehende und erprobte Mechanismen aus dem einen Gebiet auch im anderen zu nutzen. Ein gutes Beispiel dafür ist Docker, eine Lösung zur Isolierung von Anwendungen mit Containervirtualisierung. Wago hat seine Steuerungen der PFC-Familie schon im Frühjahr 2019 Docker-ready gemacht. Welche Vorteile für die Steuerungsprogrammierung mit dieser Technologie einher gehen, erklärt Dr. Thomas Holm, Innovationschef bei Wago, im Interview mit dem SPS-MAGAZIN.


Warum sollten sich die Leser des SPS-MAGAZINs mit Docker beschäftigen?

Dr. Thomas Holm: IT und Automatisierungstechnik rücken immer näher aneinander. In diesem Zug wird viel von der IT-Entwicklungsdynamik auf die Automatisierungstechnik übergehen. Wenn man sich z.B. anschaut, wie heute Software im Cloud- und IoT-Bereich entsteht, liegt es nahe, dort etablierte Methoden auch für die Produktion zu nutzen. Die Anwender im Maschinenbau sollten sich mit diesen also unbedingt auseinandersetzen. Eine dieser Technologien ist Docker, mit der sich Software sehr modular - und flexibel für spätere Anpassungen - gestalten lässt. Das Deployment von Applikationen ist mit der Containervirtualisierung einfach und sicher möglich. Grund genug für Wago, sie auch in unseren Steuerungslösungen zu implementieren.

Spielt hier auch das große Schlagwort der Durchgängigkeit hinein?

Holm: Ja. Ich gehe davon aus, dass sich die Grenzen innerhalb der Automatisierungspyramide und darüber hinaus früher oder später auflösen. Deswegen sind nicht nur durchgängige Kommunikationsstandards gefragt, sondern auch einheitliche Entwicklungsmethoden und das entsprechende Softwaredeployment. Nur so lassen sich moderne Algorithmen - z.B. für das maschinelle Lernen - in der Produktion wirkungsvoll einsetzen. Mit Docker kann der Anwender die gleichen Mechanismen anwenden - von der Cloud bis in die Kleinsteuerung. Aus Wago-Sicht handelt es sich deshalb um eines der zentralen Werkzeuge für die geforderte IT/OT-Konvergenz.

Ist Docker denn fit für die besonderen Anforderungen der Automatisierung?

Holm: Docker ist Linux-nativ und greift auf viele Eigenschaften aus dieser Welt zurück. Auch Wago setzt innerhalb der PFC-Steuerungsfamilie seit 2006 auf Echtzeit-Linux und dessen Vorteile. Diese Controller sind also für die Mechanismen von Docker prädestiniert; es entstehen keine Einschränkungen in Bezug auf die Echtzeitfähigkeit. Gleichzeitig wird aber der durchgängige Workflow von der Entwicklung einer Applikation bis zu deren Übertragung auf die Steuerung sichergestellt.

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Ist Wago durch sein langjähriges Engagement auf Linux-Seite dem Wettbewerb an dieser Stelle voraus?

Holm: Die Firmware unserer PFC-Controller ist seit 2019 Docker-ready. Damit zählen wir zu den ersten, die diese Marktanforderung erfüllen. Mittlerweile hat auch der ein oder andere Marktbegleiter das Potenzial von Docker erkannt und will die Funktionalität künftig anbieten. Das Wago-Angebot ist in seiner Form heute aber sicherlich noch einzigartig.

Wie einfach ist Docker für den Automatisierungstechniker anwendbar?

Holm: Klassische SPS-Programmierer müssen sich schon etwas mit Linux und mit der Containertechnologie beschäftigen, um zu verstehen, welchen Strauß neuer Möglichkeiten Docker für die Automatisierung bedeutet. Viele Anwender haben dieses Knowhow aber schon aufgebaut, z.B. im Raspberry-Pi-Umfeld. Von dort aus lässt sich die Brücke zur SPS-Technik leicht schlagen.

Wie fit muss der Anwender in Linux-Fragen sein?

Holm: Keine Angst, man muss keine Kernel-Programmierung beherrschen. Ganz im Gegenteil: Wenn man mit Raspberry Pi sicher umgehen kann, dann sollte auch Docker kein Problem sein. Für klassische SPS-Programmierer bieten wir zudem über unsere Engineering-Umgebung eCockpit auch die Möglichkeit, beide Welten zu verbinden.

Viele Nachwuchsentwickler tun sich mit den IEC61131-Programmiermethoden schwer. Bietet hier das Linux- und Docker-Angebot von Wago eine attraktive Alternative?

Holm: Auf jeden Fall. Der Anteil der Entwickler, die Hochsprachen beherrschen, steigt mittlerweile überproportional gegenüber denen, die IEC61131 können. Diesen Wechsel der Entwicklergenerationen können wir mit unserem Angebot wunderbar begleiten und die junge Generation abholen. Sie muss sich dann nicht mehr unbedingt mit den speziellen Ausprägungen der klassischen zyklusbasierten SPS-Programmierung auseinandersetzen. Natürlich hat die IEC61131 ihre Vorteile, gerade für die Kernaufgabe der Steuerungs- und Regelungsprogrammierung. Bei der künftig immer stärker gefragten Auswertung von mathematischen Variablen kommt sie aber schnell an ihre Grenzen. Diesem Funktionszuwachs in Industriesteuerungen kommt unser Docker-Ansatz sehr entgegen.

Wie richtet sich Wago damit an seine Kunden?

Holm: Wir haben einiges vorbereitet und auch schon Projekte umgesetzt, z.B. im Bereich Analytics. Dabei arbeiten wir mit verschiedenen großen Namen zusammen, sowohl in der Vorentwicklung als auch schon in der praktischen Anwendung. Zudem hat Wago einen Github- und einen Docker-Hub-Account eingerichtet, auf denen der Anwender verschiedene Open-Source-Applikationen findet. Das sind in der Regel Lösungen, die sich recht allgemein einsetzen und gut übertragen lassen. Wie gut sie in der Branche schon ankommen, lässt sich anhand der hohen Downloadzahlen ablesen.

Kann der Anwender die vorbereiteten Applikationen kostenfrei nutzen?

Holm: Ja, Wago setzt hier weiterhin auf Offenheit. Deshalb lässt sich unser aktuelles Angebot auf Github und Docker Hub komplett kostenfrei nutzen. Aber weil wir es konsequent ausbauen, werden mittelfristig vermutlich auch Features darunter sein, die über den reinen Open-Source-Ansatz hinausgehen. Hier werden in Zukunft auch Applikationen von Drittanbietern angeboten, sofern sie den Qualitätsansprüchen von Wago genügen.

Wie aufwändig ist es, die Open-Source-Applikationen auf den eigenen Anwendungsfall zu adaptieren?

Holm: Unsere Kunden sind ja ausgesprochen kreativ, was den Einsatz von Wago-Controllern angeht. Wir müssen also sicherstellen, dass unser Angebot dieser Kreativität und der zunehmenden Dynamik gewachsen ist. Das war ein weiteres wichtiges Argument für Docker, denn eine Anpassung der entsprechenden Applikationen ist nicht schwer. Folglich können unsere Kunden auch besser von Anwendungen aus anderen Marktsegmenten lernen. Es ist also ganz anders als bei den klassischen proprietären Steuerungssystemen. Docker bietet aus meiner Sicht einen vorzüglichen Weg, um der zunehmenden Flexibilisierung und Modularisierung auf Seite der Softwareentwicklung zu begegnen. Insgesamt bleibt Wago seiner Philosophie treu: Wir bieten dem Markt ein Steuerungsportfolio, das einfach nutzbar ist und auf einem modularen Ansatz basiert.Und mit der Containertechnologie tragen wir der Zukunftsfähigkeit unserer Kunden Rechnung.

Kommt die Automatisierungstechnik der Zukunft immer stärker von der IT-Seite?

Holm: Der Einfluss steigt definitiv. Die Automatisierungstechnik selbst verändert sich aber ebenfalls sehr stark. Und das ist auch gut so. Alles, was wir heute beim Thema Edge-Computing sehen, ist insbesondere auch aus der Automatisierung geprägt. Wir als Steuerungsanbieter müssen also weiterhin die Verfügbarkeit einer Maschine sicherstellen - auch wenn die Internetverbindung abbricht. Gleichzeitig müssen wir durch die IoT-Anbindung neue Features gewährleisten, die über die IT-Infrastruktur initiiert sind. Erst in der Kombination liegt dann der wirkliche Mehrwert.

Wie geht es weiter mit dem Thema Docker bei Wago?

Holm: Wir treiben Docker auch aus einer Vision heraus. Nämlich der stark zunehmenden Dynamik im Umgang mit Software in der Automatisierungstechnik. In der Smart Factory muss die Steuerungs- und Analysesoftware zunehmend auf Kontextwechsel reagieren. Ist sie dazu nicht in der Lage, muss man sie komplett, rückstandsfrei und vor allen schnell austauschen können. (mby)

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