CODESYS Virtual Safe Control: Funktionale Sicherheit mit containerisierter Automatisierung vereinfachen

17. März, 2025

Effizienz und Sicherheit sind im Bereich der industriellen Automatisierung von größter Bedeutung. Die funktionale Sicherheit garantiert, dass die Systeme auch im Falle einer Störung wie vorgesehen funktionieren. Eine der spannendsten Weiterentwicklungen in diesem Bereich ist CODESYS Virtual Safe Control, eine Technologie, die es ermöglicht, sicherheitskritische Anwendungen auf Standard-Hardware laufen zu lassen. Bei SALZ Automation sind wir noch einen Schritt weiter gegangen und haben diese Technologie in ein containerisiertes Automatisierungssystem integriert, das von Kubernetes verwaltet wird. In diesem Blog erfahren Sie, was CODESYS Virtual Safe Control ist, wie wir es verwenden und warum dieser Ansatz für eine zeitgemäße Automatisierung von Bedeutung ist.

Was ist CODESYS Virtual Safe Control?

CODESYS ist eine weit verbreitete Softwareplattform für die Programmierung industrieller Steuerungen wie SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen). CODESYS Virtual Safe Control ist eine spezielle Version für die funktionale Sicherheit. Sie ermöglicht die Ausführung sicherheitsrelevanter Steuerungslogik in einer containerisierten Umgebung und erfüllt dabei strenge Sicherheitsstandards wie IEC 61508 und ISO 13849.

CODESYS Virtual Safe Control verwendet eine Methode namens „Diversified Encoding“, die auf der bekannten „Coded Processing“-Technik basiert. Dieser Ansatz bietet den gleichen Grad an Sicherheit wie herkömmliche zweikanalige Hardwarelösungen, da er den Betrieb der Sicherheitsanwendung über zwei logische Softwarekanäle hinweg garantiert. Die Software kann über sichere Feldbus-E/As mit dem Ethernet-basierte Sicherheitsprotokoll PROFIsafe kommunizieren.

Der große Vorteil? Sie benötigen keine teure, spezielle Sicherheitshardware. Stattdessen können Sicherheitsanwendungen auf Standard-Industrie-PCs oder Servern ausgeführt werden. Das senkt die Kosten, vereinfacht das Systemdesign und erleichtert die Integration von Sicherheitsfunktionen in moderne IT-Infrastrukturen.

Vorteile von CODESYS Virtual Safe Control

Kosteneffizienz

CODESYS Virtual Safe Control macht spezielle SPS Sicherheitshardware überflüssig und senkt damit die Kosten für Hardware und Verkabelung erheblich. Das macht es zu einer attraktiven Option für Unternehmen, die ihr Budget optimieren wollen, ohne Kompromisse bei der funktionalen Sicherheit einzugehen.

Flexibilität und Skalierbarkeit

Die Software kann auf jeder Standard-x86-Hardware ausgeführt werden. Dank dieser Flexibilität kann sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von kleinen Maschinen bis hin zu großen Industrieanlagen. Darüber hinaus kann die Software leicht in bestehende CODESYS-Umgebungen integriert werden, was sie zu einer vielseitigen Lösung für verschiedene Automatisierungsanforderungen macht.

Vereinfachte Wartung

Aktualisierungen und Wartungsarbeiten können schnell und einfach durchgeführt werden. Da die Software in einer virtuellen Umgebung läuft, können Aktualisierungen ohne nennenswerte Ausfallzeiten durchgeführt werden. So wird sichergestellt, dass die Systeme immer auf dem neuesten Stand der Sicherheitsstandards und -funktionen sind.

Erhöhte Sicherheit

Jede Sicherheitsanwendung läuft in ihrer eigenen isolierten Umgebung, wodurch das Risiko einer gegenseitigen Beeinflussung verringert und die Sicherheit des Gesamtsystems erhöht wird. Dies ist besonders wichtig in Branchen, in denen Datenintegrität und -sicherheit an erster Stelle stehen.

Zukunftssicher

Die Fähigkeit, sich schnell an neue Anforderungen und Technologien anpassen zu können, ist im Zuge der Weiterentwicklung der Industrie von entscheidender Bedeutung. CODESYS Virtual Safe Control bietet eine zukunftssichere Plattform, die sich leicht in neue Technologien und Standards integrieren lässt.

Der containerisierte Ansatz von SALZ Automation

Bei SALZ Automation haben wir die innovative Lösung der CODESYS Virtual Safe Control genutzt und zum einen das Container handling vereinfacht und zum anderen die enstehende Applikation in eine Cluster-basierte Architektur implementiert. Dieser Lösungen nutzen Docker und Kubernetes (K8s), um unsere Steuerungssystem zu verwalten und zu orchestrieren.

Und so funktioniert es:

1. Containerisierung von Sicherheitsanwendungen

Durch den Einsatz von CODESYS Virtual Safe Control in Docker-Images stellen wir sicher, dass jede Sicherheitsanwendung in einer isolierten Umgebung laufen kann.
Der Mechanismus zur Erzeugung von Docker Containern von SALZ ist auf die Anforderungen der Automatisierung zugeschnitten.
Dadurch sind Sicherheitsanwendungen portabel, leicht zu implementieren und einfach zu aktualisieren.

2. CODESYS in Containern ausführen

Die CODESYS Laufzeitumgebung ist containerisiert und kann etweder über das Codesys Engineering oder über das optimierte SALZ Automation Container-handling auf den Controller geladen und ausgeführt werden.
Das bedeutet, dass sie aktuell auf jedem Controller von SALZ Automation laufen.
Die in CODESYS Engineering Umgebung entwickelten Sicherheitsanwendungen werden in Container geladen und zusammen mit anderen Automatisierungskomponenten verwaltet.

3. Orchestrierung mit Kubernetes

Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform für die Verwaltung von Container-Applikationen, den sogenannten Pods. K8s automatisiert die Bereitstellung, Skalierung und Laden von Pods.
Jeder Pod ist eine leichtgewichtige, eigenständige Einheit und kann mehrere Applikationen enthalten, welche zur Ausführung der Anwendung erforderlich sind.
Applikationen können damit hochverfügbar im Cluster laufen und automatisch verschoben werden. Das (Neu)-starten z.B. bei Ausfall der Hardware erfolgt dabei automatisch.

4. Flexibilität von Edge und Cloud

Unser System arbeitet sowohl Edge-basiert (in der Nähe der Maschinen) als auch in der Cloud.
Zeitkritische Aufgaben werden Edge-basiert ausgeführt, um die Latenzzeit zu verringern, während nicht zeitkritische Aufgaben in die Cloud verlagert werden können.
Dieser hybride Ansatz gewährleistet eine optimale Leistung und Ressourcennutzung - unabhängig von der funktionalen Sicherheit.

5. SALZ Data Exchange Layer (D.E.L.)

Unsere firmeneigene D.E.L.-Technologie (Data Exchange Layer) ermöglicht den Hochgeschwindigkeitsdatenaustausch von Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Anwendungen.
Sie gewährleistet eine nahtlose Integration und Kommunikation von Daten und Informationen aus der funktional sicheren und nicht sicheren Anwendungen.
Erfahren Sie mehr über SALZ D.E.L. (Data Exchange Layer)

Warum dieser Ansatz besser ist

Es ist keine teure, spezielle SPS Sicherheitshardware erforderlich. Sicherheitsanwendungen laufen auf Standard-Industrie-PCs oder Servern.
Sie möchten eine neue Sicherheitsfunktion hinzufügen? Setzen Sie einfach einen neuen Container ein. Es ist nicht nötig, das gesamte System zu überarbeiten.
Container können aktualisiert oder ersetzt werden, ohne dass das gesamte System abgeschaltet werden muss.
Kubernetes bietet integrierte Fehlertoleranz. Wenn ein Pod ausfällt, wird er automatisch neu gestartet oder auf ein anderen Gerät verschoben. Dadurch wird sichergestellt, dass sicherheitskritische Anwendungen immer verfügbar sind.
CODESYS Virtual Safe Control gewährleistet die Einhaltung der internationalen Sicherheitsstandards.

Containerisierung reduziert die Ressourcenverschwendung durch optimale Hardwareausnutzung. Damit werden die Betriebskosten gesenkt.
Kubernetes skaliert Anwendungen automatisch je nach Bedarf und sorgt so für eine effiziente Ressourcennutzung.
Kubernetes stellt sicher, dass Updates reibungslos durchgeführt werden und Ausfallzeiten minimiert werden.
Die Verwendung offener Standards wie Docker und Kubernetes bedeutet, dass das System problemlos neue Technologien integrieren kann. Kunden können sich an zukünftige Anforderungen anpassen, ohne ihr gesamtes Automatisierungssystem ersetzen zu müssen.
Die Containerisierung erleichtert die Verfolgung und Prüfung der Sicherheitsfunktionen, was für die Zertifizierung wichtig ist.

Warum sollte die Industrie diesen Ansatz übernehmen?

Die moderne Automatisierungslandschaft erfordert Lösungen, die nicht nur sicher und zuverlässig, sondern auch flexibel und kostengünstig und sich in IT-Systeme integrieren lassen. Hier erfahren Sie, warum der SALZ-Automatisierungsansatz der richtige Weg ist:

Digitale Transformation: Die Automatisierung in Containern steht im Einklang mit den Zielen der Industrie 4.0 und ermöglicht intelligentere und resilientere Fabriken. Container sind ein technologischer Grundpfeiler für das Internet der Dinge (IoT). Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur digitalen Transformation in der Fertigung und anderen Branchen.
Schnellere Innovation: Container erleichtern das Testen und Bereitstellen neuer Anwendungen durch Kappselung und beschleunigen so Innovation. Unternehmen können damit schneller auf veränderte Marktanforderungen reagieren.
Kein Hersteller Lock-In: Die Verwendung offener Standards bedeutet, dass die Kunden nicht an einen einzigen Anbieter von Hardware oder Software gebunden sind. Dies fördert den Wettbewerb und treibt die Innovation voran.
Nachhaltigkeit: Die Containerisierung optimiert die Ressourcennutzung und reduziert den Energieverbrauch und die Umweltbelastung. Die Ausführung von Sicherheitsanwendungen auf Standard-Hardware trägt ebenfalls zu den Nachhaltigkeitszielen bei.

Fazit

CODESYS Virtual Safe Control, kombiniert mit moderner Containererzeugung und -handling über Kubernetes, verändert die funktionale Sicherheit in der industriellen Automatisierung. Wir bei SALZ Automation sind stolz darauf, mit diesem innovativen Ansatz eine Vorreiterrolle zu spielen. Es ist alles, was die moderne Automatisierung braucht.

Da sich die Industrien weiter entwickeln, ist die Übernahme dieser Technologie der Schlüssel zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit. Ganz gleich, ob Sie in der Fertigung, im Energiesektor oder in der Logistik tätig sind, das SALZ Steuerungssystem bietet eine intelligentere, sicherere und effizientere Möglichkeit, Ihre Automatisierungsanforderungen zu erfüllen.

Die Zukunft der Automatisierung ist da, und sie ist einfacher als Sie denken. Sind Sie bereit für die Zukunft?

Bleiben Sie dran für weitere Blogs in dieser Serie, in denen wir die Funktionsweise dieser neuen Werkzeuge und Technologien erklären/erörtern.

Haben Sie noch Fragen? Wir sind hier, um Sie zu unterstützen!!

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