Virtuelle Controller und Devices sind ein perfektes Beispiel für die IT/OT-Konvergenz, die für PROFINET in der Automatisierungstechnik eine entscheidende Rolle spielt. Mit den technischen Fortschritten in der Virtualisierungstechnologie und der steigenden Nachfrage nach virtuellen Controllern und Devices hat PROFIBUS & PROFINET International (PI) den PROFINET-Zertifizierungsprozess entsprechend angepasst und mit dem im August 2024 freigegebenen PROFINET Test Bundle V2.45.0 einen wichtigen Meilenstein erreicht. Virtuelle Controller- und Device-Instanzen können ab sofort offiziell getestet und zertifiziert werden. Auch PROFIsafe kann im virtuellen Kontext verwendet werden, dies wurde vom TÜV Süd bereits durch einen „Letter of Conformance“ bestätigt.
Virtualisierte PROFINET-Geräte bieten dem Anwender zahlreiche Vorteile, z. B. hinsichtlich Flexibilität und Skalierbarkeit, hohe Leistung sowie eine einfache Integration. So laufen virtualisierte PROFINET-Geräte auf Standard-Hardware und in virtualisierten Umgebungen, was eine einfache Skalierbarkeit und Anpassung an unterschiedliche Anforderungen ermöglicht. Diese reduziert die Notwendigkeit spezieller Hardware und senkt die Gesamtkosten für Unternehmen.
Dank der nahtlosen Integration in bestehende IT-Infrastrukturen bieten die virtuellen Controller eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit. Sie nutzen TCP/IP und IT-Standards, um eine stabile und effiziente Kommunikation zwischen den Geräten im Netzwerk zu gewährleisten. Durch ein entsprechendes Ressourcen-Management können mehrere Controller- und Device-Instanzen parallel auf einer Hardware betrieben werden.
Diese Freiheiten bringen jedoch auch Herausforderungen mit sich, um die gewohnte Qualität und Zuverlässigkeit von PROFINET-Geräten zu gewährleisten. Wichtige Aspekte sind:
- Laufzeit und Kommunikationsverhalten können durch die virtuelle Umgebung und das Transportnetzwerk maßgeblich beeinflusst werden.
- Das Transportnetzwerk beeinflusst den Jitter der PROFINET-Kommunikation erheblich.
- Virtualisierung und Transportnetzwerk sind nicht vollständig unter der Kontrolle des Anbieters der virtuellen Instanz.
Um trotz dieser Varianz eine gewohnt hohe Qualität in Form von Interoperabilität und Verfügbarkeit sicherzustellen, wurde der Zertifizierungsansatz für virtuelle PROFINET-Instanzen in zwei Schritte unterteilt: Im ersten Schritt führt das PROFINET-Testlabor einen Test basierend auf einer einfachen Beispielkonfiguration der virtuellen PROFINET-Instanz durch. Hierbei werden die optional implementierten und verpflichtenden Funktionalitäten basierend auf der entsprechenden Conformance Class überprüft. Nach erfolgreichem Abschluss kann ein Zertifikat beantragt werden, das die im Labor verwendete Referenzhardware, die Virtualisierungstechnologie und die zugesicherten Ressourcen enthält.
Im zweiten Schritt wird die Implementierung der konkreten Instanz auf der realen Anlage getestet. Dafür wird ein Tool entwickelt, welches vom Kunden vor Ort eingesetzt werden muss, um die Performanz des Transportnetzwerks und die Anforderungen an das zeitliche Verhalten (u. a. Latenz und Jitter) und an die Netzlast zu überprüfen.
Die Virtualisierungstechnologie wird sich weiterentwickeln und neue Anforderungen mit sich bringen, die in die Spezifikationen und Zertifizierungstests aufgenommen werden. PI wird diesen Prozess weiterhin kompetent begleiten.