Welche sind das?

Diese Grenzen liegen in erster Linie in den Netzen, die uns zur Verfügung stehen. Wenn ich über die Cloud spreche, dann rede ich in der Regel über Rechenkapazitäten, die ich über lokal oder weite Verkehrsnetze erreichen muss, und in beiden Fällen basiert das auf einem IP-Traffic. Und dieser IP-Traffic ist nicht zeitdeterministisch. Viele sagen dazu Echtzeit. Uns war im Projekt wichtig, dass es tatsächlich zeitdeterministisch ist und man das garantieren kann. Denn bei Regelprozessen kann sonst Folgendes passieren: Die Anlage bleibt stehen, der Aktor fährt zu weit und im schlimmsten Fall geht irgendetwas kaputt.

Wie sind Sie damit während Ihres Projektes umgegangen?

Wir haben uns im Projekt verschiedene Use Cases abgesteckt. Der erste, recht einfache, war ein automatisierter oder teilautomatisierter Handarbeitsplatz, bei dem ein Arbeiter via Pick-by-Light eine Montage durchführt. Da läuft heutzutage in den Werken eine SPS dahinter, mit einem Zyklus, nur passiert hier keine Regelung, es gibt also keine geschlossenen Regelkreise. Der Bediener hat im schlimmsten Fall, wenn ein Paket aus der Cloud ein bisschen später kommt, nur ein paar Millisekunden länger zu warten, bis die Lampe leuchtet. Das merkt der Mensch nicht einmal.

Forschungsprojekt Picasso, Bild: Uni Stuttgart
Bei dem Forschungsprojekt Picasso ging es darum, die Steuerungstechnik mit Mechanismen des Cloud-Computing zu erweitern. Bild: Uni Stuttgart

Und die anderen Use Cases?

Beim nächsten Use Case ging es darum, eine Robotersteuerung mit einer übergeordneten SPS zu beauftragen. Das war ein Anwendungsfall von einem Projektpartner, der Roboteranlagen herstellt. Dieser hat durch die Cloud die Möglichkeit, alle Roboter mit der gleichen Steuerung auszustatten, das heißt, die Steuerung, die den Roboter bewegt und die Positionsregelung übernimmt, ist überall die gleiche. Die übergeordnete SPS-Steuerung kommuniziert aus der Cloud heraus an die Roboter, was diese bei der jeweiligen Verpackungsanwendung zu machen haben. Das heißt, die übergeordnete Steuerung weiß in dem Moment, was gerade für ein Teil ankommt, wo sie es am geschicktesten hin verpackt und zeigt dem Roboter nur noch eine Auftragsnummer, was er damit machen soll, oder eben eine direkte Sollposition. Die Regelung passiert dann wiederum lokal. Dadurch ist es deutlich einfacher, etwas zu rekonfigurieren oder Updates zu machen, also die in der IT schon etablierten Methoden in der Steuerungstechnik zu nutzen.

Die IT-Infrastruktur ist der Pferdefuß?

Es hat auf jeden Fall Grenzen. Bei der Regelung und Steuerung von Anlagen ist der Zeitdeterminismus oft ein großes Thema. Wenn man den sportlichen Ansatz einer Zykluszeit von einer Millisekunde betrachtet, dann ist die maximale Entfernung der Steuerung auf Basis der Lichtgeschwindigkeit auf 300 km beschränkt. Das bedeutet quasi: Das Datenpaket wird 300 km von der Anlage weg transportiert, berechnet und wieder zurückgeschickt, ohne Berücksichtigung von Switches und Gateways innerhalb des Netzwerks. Alles was darüber hinausgeht, ist alleine physikalisch nicht mit einer Millisekunde machbar. Die nächste Grenze ist, dass diese Netze momentan noch keine Echtzeit anbieten. Das heißt, mein Paket kann irgendwo liegenbleiben und verletzt somit den Echtzeittakt.

Veranstaltungstipp

Steuerungstechnik aus der Cloud

  • Am 30. und 31. Januar 2018 findet im Rahmen der Stuttgarter Innovationstage im Maritim Hotel Stuttgart die Veranstaltung Steuerungstechnik aus der Cloud statt. Dabei geht es um Innovationen im Bereich Steuerungstechnik, Cloud-Technologien, Smart Services und Machine Learning.
  • Begleitend gibt es eine Fachausstellung ausgewählter Vertreter der Steuerungstechnik, Cloud-Technologien und IT.
  • Organisator ist das Institut für Steuerungstechnik der Uni Stuttgart.
  • Weitere Informationen finden sich unter: www.stuttgarter-innovationstage.de