Orchestrierung containerbasierter verteilter echtzeitfähiger Steuerungsanwendungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Armin Lechler
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544536759

Die Softwareentwicklung für speicher-programmierbare Steuerungen (SPS) erfolgt typischerweise monolithisch und für ein explizites Zielsystem wie z. B. eine proprietäre SPS-Laufzeitumgebung. Mit steigendem Alter einer monolithischen Steuerungsanwendung wird es immer schwieriger diese zu warten und zu erweitern. Die Software-Komponenten wie Funktionsblöcke weisen eine geminderte Wiederverwendbarkeit auf, können nur eingebunden in die Gesamtanwendung in Produktion gebracht werden. Um diesen Nachteilen zu begegnen, hat der Einsatz von Service-orientierten Architekturen (SOAs) bereits Einzug in die Steuerungstechnik gehalten. Um die Vorteile modularer Steuerungsarchitekturen, insbesondere die Freiheit bei der Gestaltung einzelner Module, vollumfänglich verfügbar zu machen und so die notwendige Flexibilität auch in der hardwarenahen Steuerungstechnik zu erreichen, wird eine Methodik zur Verwaltung der Software-Module benötigt. D. h., die einzelnen in Container gekapselten Module müssen automatisiert bedarfsgerecht auf Zielsystemen bereitgestellt und zur Laufzeit bei Updates aktualisiert werden können. Ziel des Vorhabens ist die Konzeption von Methoden zur Orchestrierung von heterogenen Steuerungsmodulen in containerbasierten Steuerungsarchitekturen unter Berücksichtigung der Echtzeitfähigkeit. Dazu wird ein Container-Orchestrator zur rechnerknotenübergreifenden Verwaltung von in Containern gekapselter Steuerungsmodulen eingeführt. So soll die Verteilung von Steuerungsmodulen auf Rechnerknoten ermöglicht werden. Grundlage hierfür bildet ein Konzept zur Abstraktion von modulinternen Ausführungsmodellen auf eine einheitliche Beschreibung des Prozessorbedarfs auf Containerebene. Ergänzend sollen Methoden zum kontinuierlichen Deployment zur Laufzeit erforscht werden, welche kontinuierliche Aktualisierung von Steuerungsmodulen erlaubt, ohne dass auf geeignete Zeitfenster Rücksicht genommen werden muss. Die Validierung erfolgt anhand realer Fertigungsprozesse innerhalb einer bereits verfügbaren Modellfabrik an Industrierobotern und 5-Achs-Fräsmaschinen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl