Jiří Holas | plc.m8t.cz

PROFIsafe a virtualizace PLC | PLC.m8t.cz

PROFIsafe a virtualizace PLC

Digitalizace průmyslu a koncept Industry 4.0 postupně mění způsob, jakým jsou navrhovány a provozovány automatizační systémy.

Jedním z největších trendů posledních let je:

Dlouhá desetiletí bylo PLC prakticky vždy spojeno se specializovaným hardwarem umístěným přímo ve výrobním rozvaděči. Dnes se však stále častěji objevují virtualizovaná PLC (vPLC), která běží:

Nejde pouze o technologickou změnu. Virtualizace postupně mění celý způsob návrhu průmyslových systémů, jejich správy, údržby i škálování.

Co je virtualizované PLC?

Virtualizované PLC (vPLC) je softwarová implementace PLC běžící na standardním výpočetním hardware místo dedikovaného PLC CPU.

Typicky běží:

Z pohledu aplikace se často chová stejně jako klasické PLC:

Rozdíl je především v tom, že výpočetní část není pevně svázaná s konkrétním fyzickým PLC hardwarem.

PROFINET a virtualizace

Klíčovou součástí moderní virtualizované automatizace je síťová komunikace.

PROFINET dnes patří mezi nejrozšířenější průmyslové ethernetové protokoly a právě jeho podpora virtualizovaných systémů je zásadní.

Komunita PI (PROFIBUS & PROFINET International) se intenzivně věnuje:

Virtualizované PLC dnes často komunikují přes:

PROFIsafe ve virtuálním prostředí

Jedním z nejdůležitějších aspektů virtualizace je funkční bezpečnost.

Právě zde hraje zásadní roli protokol PROFIsafe.

PROFIsafe je bezpečnostní komunikační vrstva využívaná nad:

Používá se například pro:

Významným krokem bylo potvrzení od TÜV Süd, že PROFIsafe může bezpečně fungovat i ve virtualizovaném prostředí.

To je velmi důležité, protože právě funkční bezpečnost byla dlouhou dobu jedním z hlavních argumentů proti virtualizaci PLC.

Technické výzvy virtualizace

Determinismus

Klasická PLC jsou navržena pro deterministické chování.

Virtualizace však přináší:

  • latence hypervizoru,
  • sdílení CPU,
  • zpoždění síťové komunikace,
  • nestabilní timing.

Právě proto se vPLC často provozují na specializovaném edge hardware.

Real-time komunikace

Některé aplikace vyžadují komunikaci v řádu mikrosekund.

Typické příklady:

  • motion control,
  • synchronizace pohonů,
  • robotika,
  • CNC systémy.

Tyto aplikace bývají stále náročné pro plnou virtualizaci.

Kybernetická bezpečnost

Virtualizace přináší nové bezpečnostní hrozby:

  • útoky na hypervizor,
  • cloudovou infrastrukturu,
  • sdílené prostředky,
  • vzdálenou správu.

Bezpečnost OT a IT se zde silně propojuje.

Kde se virtualizace PLC vyplatí?

Virtualizace není univerzální řešení pro všechno. Existují však oblasti, kde přináší výrazné výhody.

Vývoj a testování

Centralizovaná infrastruktura

Datová centra a edge computing

Edge servery poblíž výroby umožňují:

Rychlá obnova po havárii

Virtuální PLC lze často obnovit:

To může výrazně zkrátit odstávku.

Kde virtualizace PLC vhodná není?

Kritické real-time aplikace

Jednoduché stroje

U malých zařízení může být virtualizace zbytečně složitá a ekonomicky nevýhodná.

Extrémně izolované provozy

Některé kritické infrastruktury stále preferují:

Zajímavosti z praxe

Budoucnost virtualizované automatizace

Průmyslová automatizace pravděpodobně směřuje k hybridní architektuře:

Roste také význam:

Zdá se pravděpodobné, že budoucnost průmyslu nebude čistě hardwarová ani čistě cloudová, ale půjde o kombinaci robustních fyzických zařízení a flexibilních virtualizovaných systémů.

Doporučené zdroje

× Zvětšená fotografie