Effiziente und schnelle Programmierung von Maschinen und Anlagen durch dezentrale Steuerung

18.12.2019

Jeder Softwareentwickler sollte in der Lage sein, Software für die Produktion einfach zu programmieren: so lautet das Credo des Münchner Startups Actyx, das in Zusammenarbeit mit der SmartFactoryOWL, dem Fraunhofer IOSB-INA, PHOENIX CONTACT und Weidmüller am 3. und 4. Dezember in Lemgo einen Hackathon veranstaltet hat.

Ziel war es, eine modulare Produktionsanlage, in der mittels einer zentralen überlagerten speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) die logische Vernetzung der Module programmiert war, mit Hilfe eines dezentralen Ansatzes neu zu programmieren. Bei den Modulen handelt es sich um einen Pick-by-light Montagearbeitsplatz, einen kollaborativen Roboter und eine Förderbandanlage mit RFID-gerüsteten Werkstückträgern.


Konventionell werden Produktionsanlagen bzw. der logische Datenaustausch zwischen Maschinen und Arbeitsplätzen über eine zentrale Anlagen-SPS programmiert. Neben dem hohen Aufwand, den Automatisierungscode nach IEC61131 zu schreiben, birgt die Abhängigkeit einer zentralen Komponente ein Zuverlässigkeitsrisiko (single-point-of-failure), während die Starrheit der Automatisierungstechnik zu eingeschränkter Flexibilität führt. Aus diesem Grund investieren führende Anbieter von Automatisierungstechnik wie PHOENIX CONTACT und Weidmüller in die Entwicklung von Hochsprachenkompatibilität für Steuerungen, um dem Trend der zunehmend modularen, flexiblen und intelligenten Anlagen gerecht zu werden.


Im Rahmen des Hackathons wurde die Produktionsanlage auf ActyxOS reprogrammiert. Im Gegensatz zur klassisch verwendeten Client-Server-Architektur, verfolgt ActyxOS einen vollständig dezentralen Ansatz, der auf Edge-Geräten basiert und ohne zentralen Server auskommt. Edge-Geräte können hierbei ganz unterschiedlicher Natur sein, z.B. Gateways, Tablets, Panel-PCs oder Smartphones. Im Hackathon wurde ActyxOS auf den Steuerungen PHOENIX CONTACT PLCnext sowie Weidmüller u-control 2000 verwendet. Durch den dezentralen Ansatz können die Geräte Peer-to-Peer miteinander kommunizieren ohne dabei auf eine zentrale Komponente wie etwa einen Datenbankserver, eine Steuerung oder einen Message Broker angewiesen zu sein.


Nach einer theoretischen Einführung in die verwendete Technologie am ersten Vormittag, haben die Teilnehmer aus Forschung, Hochschule und Industrie in drei Gruppen mit der Implementierung begonnen. Die SmartFactoryOWL und das damit verbundene Fraunhofer IOSB-INA, die das Anwendungsbeispiel und damit die Challenge geliefert hatte, erwies sich als hervorragendes Reallabor, um interdisziplinär mit neuen Technologien in einer sicheren Umgebung an realen Anlagen zu arbeiten. Am Nachmittag des zweiten Tages wurden die Ergebnisse in einer Live-Demo durchgespielt und in einer anschließenden Feedback Runde diskutiert. Die Teilnehmer waren sich einig, dass das Zusammenspiel von moderner Automatisierungstechnik wie PLCnext und u-control zusammen mit der dezentralen Edge-Plattform ActyxOS, ein mächtiges Werkzeug für die Programmierung, Modernisierung und Integration von Produktionsanlagen ist. “Endlich können Anlagen schnell und effizient durch den dezentralen Ansatz programmiert werden. Jeder Anlagenteil kann in Modulbauweise unabhängig voneinander programmiert werden”, äußerte sich beispielsweise der Verantwortliche der SmartFactoryOWL und Automatisierungsexperte Sascha Heymann vom Fraunhofer IOSB-INA.


Anhand des Anwendungsbeispiels in der SmartFactoryOWL, wurden mit ActyxOS alle Funktionalitäten der zentralen Anlagen-SPS ersetzt, die nicht Safety-relevant sind und/oder den Anforderungen deterministischer Echtzeitverarbeitung unterliegen. Die erhebliche Reduzierung des Aufwands in der Programmierung durch den dezentralen Ansatz und Werkzeugkasten von Actyx hat die Teilnehmer überrascht und sich als sehr gute Alternative für die Welt der Automatisierung bestätigt. Aufgrund des Erfolgs der Veranstaltung wurde bereits entschieden, das Anwendungsbeispiel im Rahmen des SmartFactoryOWL/Actyx Hackathons 2.0 (am 27. und 28. Februar 2020) weiterzuentwickeln. Diese Veranstaltung, für die man sich in Kürze auf der Webseite der SmartFactoryOWL anmelden kann, ist auch wieder für alle interessierten Softwareentwickler offen.