Einrichtung und Optimierung von virtualisierten Steuerungen für die Nutzung mit Echtzeit-Anwendungen

Virtualisierte Steuerungen (vPLC) halten Einzug in die OT, um Rechenkapazitäten von dezentralen Hardware‑PLCs an dynamisch orchestrierbare Server zu verlagern. Frühere Arbeiten mit Virtualisierungslösungen zeigten prinzipielle RT‑Tauglichkeit. Aktuelle vPLC‑Produkte bestätigen die Machbarkeit. Dabei erreichen sie jedoch nur minimale Zykluszeiten von 2-4 ms in der Kommunikation und bleiben damit gegenüber performanten Hardware‑PLCs zurück. Ziel ist daher die Identifikation und Bewertung von Optimierungsoptionen für niedrigere Zykluszeiten und verbesserten Determinismus. Aufbauend auf existierenden vPLC-Produkten und vorliegenden Messungen werden Host- und vPLC-seitige Optimierungsoptionen betrachtet: eXpress Data Path (XDP) zur Umgehung des Network-Stacks, Single-Root I/O Virtualization, sowie präzise Zeitsynchronisation über IEEE 802.1AS-2020. Eine praxisnahe Testumgebung mit echtzeitfähigem Linux, TSN-Switch und leistungsfähiger COTS-Plattform wird skizziert. Als Bewertungsmethoden werden Roundtrip-Messungen mit IEC-61131-3-Programmen als auch Möglichkeiten zur Jitter-Analysen vorgestellt. Erste Befunde zeigen zwei zentrale Herausforderungen bei XDP im Container: die Notwendigkeit von Host-Root-Rechten und die Einschränkung auf einen AF_XDP-Socket. Diese Limitierungen gefährden derzeit XDP-basierte vPLC-Optimierungen in Container-Architekturen