LF 7 · Cyber-physische Systeme · 22/50 · 65 Min. angesetzt – Langform, jedes Wort zählt
Sensor, Aktor, Steuerung: OT gegen IT
Lernfeld 7 ist in der Verordnung der Umgang mit cyber-physischen Systemen: Software wirkt auf die physische Welt. Ausschuss, Verletzung, Stillstand, entweichendes Medium sind andere Schäden als eine langsame Website. Wer OT, Safety und Inbetriebnahme in einem Absatz aus Office-IT zusammenklebt, hat das Lernfeld nicht unterrichtet. Dieses erste Kapitel bleibt beim Kreis: Sensor, Aktor, Steuerung – und warum IT und OT nicht naiv dieselbe Dose teilen.
Ein Sensor misst. Temperatur, Druck, Lage, Impuls, Füllstand. Ein Aktor wirkt. Ventil, Motor, Heizung, Greifer. Die Steuerung entscheidet in der Zeit, die die Anlage braucht, und gibt den Aktor frei oder hält ihn. Zwischen Messung und Wirkung sitzt Echtzeit, nicht ein Best-Effort-Mailserver. Latenz und Jitter können Gefahr sein, nicht nur Ärger. Wenn du hier schon „das ist doch auch nur Ethernet“ sagst, bist du eine Lage zu hoch: dasselbe Kabel, anderer Vertrag mit der Physik.
Der Kreis, bevor das Netz kommt
Messwert kommt an, Programmstand vergleicht gegen Soll und Grenze, Ausgang schaltet. In der Prüfung und in der Halle erzählst du diesen Kreis an einem konkreten Beispiel, nicht als Poster: Füllstandssensor am Tank, SPS vergleicht gegen Maximalstand, Ventil zu, Pumpe aus. Fehlt der Sensor, lügt die Steuerung. Klemmt der Aktor, nützt das klügste Programm nichts. Die IT sieht oft nur den Leitsystem-Client. Die Anlage sieht die Klemme. Wer nur den Client neu startet, während das Ventil offenhängt, hat die Lage nicht verstanden.
Sensor
Misst eine Größe der Anlage und liefert sie als Signal oder Telegramm. Analog, digital, busgebunden. Kalibrierung und Einbaulage gehören zur Wahrheit des Wertes, nicht zur Dekoration. Ein Sensor im toten Winkel liefert eine saubere Zahl für die falsche Stelle.
Aktor
Wirkt auf die Anlage. Ventil, Frequenzumrichter, Schütz, Heizstab. Fail-safe-Verhalten ist Teil der Spezifikation: stromlos zu, stromlos auf, letzte Stellung halten. Wer das nicht kennt, plant den Stromausfall als Überraschung.
Steuerung
SPS, Motion-Control, oft eine Familie mit Zykluszeit. Sie entscheidet in der Zeit, die der Prozess braucht. Ein Office-Patch-Reboot mitten im Zyklus ist kein Update, sondern ein Eingriff in die Bewegung.
OT
Operational Technology. Leitsystem, SPS, Feldgeräte, die Anlage selbst. Andere Patch-Zyklen, andere Verfügbarkeit, andere Menschen, anderer Schaden als Office-IT. OT ist nicht „die IT in der Produktion mit mehr Staub“.
IT gegen OT ist kein Glaubenskrieg, es ist eine Schnittmenge mit verschiedenen Zielen. IT optimiert Vertraulichkeit, schnelle Patches, Benutzerwechsel, das Office-VLAN. OT optimiert Verfügbarkeit der Anlage, Determinismus, Safety, oft Jahre ohne Eingriff am laufenden Prozess. Ein gemeinsames Active Directory kann sinnvoll sein. Ein gemeinsames Gäste-WLAN mit der Abfüllanlage ist es nicht. Ein gemeinsamer ungeplanter Patchdienstag auf der SPS ist es nicht. Die Purdue-Idee in Prüfungstiefe: Feld und Steuerung unten, Leit- und Betriebsführung darüber, Office und Internet noch weiter weg. Jede Verbindung nach oben ist ein Beschluss, kein Kabel aus Bequemlichkeit.
Feldbus / Industrie-Ethernet
Profinet, EtherCAT, Modbus, ältere Busse. Takt, Teilnehmer, oft eigene Switches mit anderem QoS-Verständnis als der Office-Core. Ein Spiegelport für Wireshark ist nicht derselbe Handgriff wie am Gäste-VLAN – du kannst den Takt stören, den du messen wolltest.
- IT: Patch oft, Nutzer wechseln, Daten schützen, Ausfall ist Ärger und Geld.
- OT: Anlage fährt, Mensch steht daneben, Ausfall ist Ausschuss, Stillstand, Verletzung.
- Gemeinsam: Identitäten, Schnittstellen, Remote-Zugang – aber nicht naiv ein Netz.
# Idee: wer spricht mit wem, nicht die GUI des Leitsystems # Sensor -> Steuerung (Zyklus) # Steuerung -> Aktor # Steuerung -> Leitsystem (langsamere Lage) # Leitsystem -/-> Office, außer über definierte Kopplung
Prüfung