Picasso Informationen zu Übertragungszeiten und -performanz heutiger Weitverkehrsnetze [3]. Zusammenfassend eröffnet die Zentralisierung einzelner SPS-Instanzen innerhalb einer Cloud-Plattform neue Möglichkeiten zur intelligenten Produktion von Morgen. Insbesondere hinsichtlich der einfachen Nutzung bewährter IT-Methoden (Backup, Redundanz, Verschlüsselung) reduziert die Cloud den Wartungsaufwand einzelner Anlagen drastisch und senkt folglich den benötigten Zeitaufwand und Kosten. Zur Verteilung relevanter Sicherheitsupdates ermöglicht die kontinuierliche Verfügbarkeit unerschöpflicher Ressourcen z.B. den spontanen Einsatz redundanter System zur Simulation oder Testdurchführung neuer Programme.
Roboterbeauftragung durch Cloud-SPS
Die Firma Robomotion als langjähriger Hersteller von hochflexiblen Produktionsanlagen setzt bei ihren Lösungen inzwischen ebenfalls auf Steuerungstechnik aus der Cloud. Durch den Einsatz von cloudbasierter Steuerungstechnik zur Beauftragung von Robotersystem bzw. der Sollwertvorgabe ergeben sich neue Potentiale hinsichtlich der Verwendung und der Anbindung von HMIs, der Prozessauswertung und der Serviceleistung durch externe Drittanbieter. Für Robomotion, als Anbieter von Systemlösungen, vereinfacht sich die Anpassung von Prozessalgorithmen auf Kundenwunsch. Die Zeitaufwände für Rekonfiguration und Inbetriebnahme vor Ort werden somit deutlich reduziert. Bei dem zweiten Use Case, welcher in Kooperation mit den Cloud-Experten der Firma Sotec realisiert wird, steht daher die Roboterbeauftragung durch eine Cloud-SPS im Vordergrund. Hierbei erhöhen sich die Anforderungen an die Zykluszeit, da der Prozess vollautomatisiert abläuft. Im Vergleich zur Ansteuerung von Buskopplern des ersten Use Cases, generiert die Cloud-SPS Positionsvorgaben, welche einer lokal-verbleibenden Robotersteuerung zur Ausführung übergeben werden. Die Technologiebasis des Demonstrators besteht aus einem Kuka-Roboter vom Typ Agilus mit KRC4-Steuerung und der Codesys-Soft-SPS, welche in einer Cloud-Instanz ausgeführt wird. Die beiden Systeme werden über die Feldbus-Schnittstellen an der KRC4 und der Netzwerkbrücke sowie über speziell entwickelte Input-Output-Treiber (IoDriver) für die Codesys-Runtime aus dem ersten Use Case miteinander verbunden. Die Netzwerkbrücke, auf Basis der Hardwareplattform Cloudplug von Sotec, übernimmt dabei die transparente Anbindung der Feldbusebene mit der Cloud-SPS und verbindet industriellen Feldbus mit der Cloud-Instanz. Auf Basis der Messungen aus der Anforderungsanalyse hat sich für die Übertragung durch das Internet über WebSocket als performantes Protokoll herausgestellt. Der Datenaustausch mit der Robotersteuerung erfolgt über eine Ethercat-Master-Master-Kommunikation. Zur Ansteuerung der Anlage und Auswahl des Betriebsmodus verfügt die Steuerung über eine zusätzliche Schnittstelle für den Datenaustausch mit einem HMI-Client. Dieser kommuniziert ebenfalls über WebSocket mit einem externen HMI-Web-Server. Die Auslagerung dieses Dienstes ermöglicht eine zentrale Bereitstellung verschiedener webbasierter Bedienoberflächen, welche plattform- und herstellerunabhängig auf mobilen Endgeräten eingesetzt werden können.
Zusammenfassung und Ausblick
Die beiden vorgestellten Use Cases von Picasso zeigen deutlich, dass die Nutzung der Cloud für die Automatisierungs- und Steuerungstechnik heute schon möglich ist und großen Mehrwert haben kann. Trotz der noch existierenden Herausforderungen im Bereich der Kommunikationstechnik für z.B. regelungsgeführte Prozesse, überwiegen die Vorteile bei der Nutzung skalierbarer Ressourcen und zentraler Systemarchitekturen. Die vorgestellten Use Cases werden über die verbleibende Projektlaufzeit finalisiert und als Demonstratoren auf der Abschlussveranstaltung im Januar 2017 im Rahmen der Stuttgarter Innovationstage vorgestellt.
[1] Nienke, Steffen; Krenge, Julian: Industrie 4.0 trifft Cloud Computing; www.it-zoom.de 2014; (Letzter Zugriff: 18.08.2016)
[2] Kretschmer, Felix; Lechler, Armin; Verl, Alexander: Gelbe Seiten für Industrie 4.0; Automation 2016, Secure & reliable in the digital world; VDI Verlag, 2016
[3] J. Schlechtendahl, F. Kretschmer, Z. Sang, A. Lechler, X. Xu, „Extended study of network capability for cloud based control systems“ In: Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. DOI: 10.1016/j.rcim.2015.10.012.
