Mit der zunehmenden Konvergenz von Informationstechnologie (IT) und Operational Technology (OT) sowie steigenden Anforderungen an Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Agilität von Produktionssystemen stößt die klassische Steuerung zunehmend an ihre Grenzen. Ingenieure müssen heute nicht mehr nur beurteilen, wie gut ein einzelner Controller arbeitet, sondern wie sich das gesamte System koordinieren lässt.
Zwischen gerätenaher Steuerung und systemübergreifender Koordination entsteht daher eine neue Ebene: ein OT-„Hypervisor“, der Heterogenität vereinheitlichen und Steuerung in Koordination überführen kann.
Der Bedarf für diese zusätzliche Ebene liegt in der heutigen Struktur der OT und in grundlegenden Schwächen des Status quo begründet. Unterschiedliche speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) arbeiten mit jeweils eigener Steuerungslogik, während SCADA-, HMI- und Historian-Systeme typischerweise als isolierte Schichten betrieben werden. Jede dieser Ebenen ist für eine einzelne Aufgabe optimiert, nicht für ein koordiniertes Zusammenspiel. Das führt zu doppeltem Engineering-Aufwand, inkonsistenten Datenmodellen und eingeschränkter Transparenz über das Gesamtsystem. Hinzu kommt die steigende Komplexität durch unterschiedliche Standards und Protokolle.
Die internationale Norm IEC 61131 für SPS definiert Programmiersprachen wie Kontaktplan (Ladder Logic) und Structured Text. Herstellerspezifische Erweiterungen schränken jedoch die Portabilität ein und binden Workflows an einzelne Plattformen. Protokolle wie Modbus und DNP3 dienen der Datenübertragung zwischen Geräten, wobei DNP3 zusätzlich Zeitstempel und Ereignisverarbeitung ermöglicht, während IEC 61850 Datenmodelle und Dienste für die Automatisierung von Umspannwerken standardisiert.
Zusammen sichern diese Technologien die Interoperabilität auf lokaler Ebene, verstärken jedoch gleichzeitig die Notwendigkeit einer darüberliegenden, abstrahierenden Koordinationsschicht.
Der Begriff Hypervisor stammt ursprünglich aus der IT, wo Plattformen wie VMware ESXi, Microsoft Hyper-V und Proxmox VE eingesetzt werden, um Hardware zu virtualisieren und virtuelle Maschinen zu verwalten. In der OT findet dies jedoch auf einer anderen Ebene statt. Ein OT-Hypervisor virtualisiert nicht nur Rechenressourcen, sondern abstrahiert und orchestriert operative Logiken, Datenmodelle und Steuerungsabläufe über verteilte Systeme hinweg. Als übergeordnete Koordinationsschicht übernimmt er die Abstimmung von Steuerungssystemen, Datenflüssen und Engineering-Modellen.
Ein solcher Hypervisor verbindet zudem heterogene Geräte und Protokolle, orchestriert Daten- und Steuerungsfunktionen und ermöglicht ein einheitliches Engineering, Monitoring und Governance über die gesamte OT-Landschaft hinweg.
Darüber hinaus schafft er die Grundlage für ein zentrales Lifecycle-Management, Versionierung sowie ein strukturiertes Änderungsmanagement über verteilte Assets hinweg. Anstatt SPS oder Feldgeräte zu ersetzen, integriert er diese in ein skalierbares und beherrschbares Gesamtsystem.
Die Umsetzung dieser Architektur erfordert eine Plattform, die konsequent auf Integration ausgelegt ist. Die Softwareplattform zenon von COPA-DATA vereint Engineering Studio, Runtime Engine und Soft-PLC-Funktionalität in einer einheitlichen Umgebung. Mit zenon Logic lassen sich Anwendungen gemäß IEC 61131-3 als hardwareunabhängige Soft-PLC konfigurieren und ausführen, auch in containerisierten Deployments. Dadurch wird die Steuerungslogik von dedizierten Geräten entkoppelt, während etablierte Standards erhalten bleiben.
SCADA, HMI, Alarmierung, Logging und SPS-Programmierung greifen auf ein gemeinsames Datenmodell zu. Variablen und Prozessobjekte stehen systemübergreifend für Steuerung und Visualisierung zur Verfügung, ohne Export- oder Importprozesse. Das reduziert Integrationsaufwand und sorgt für einen konsistenten Laufzeitkontext.
Die Unterstützung zahlreicher Treiber und Protokolle ermöglicht die Vereinheitlichung heterogener Feldgeräte und Infrastrukturen über standardisierte Schnittstellen, darunter IEC 61850, IEC 60870 und DNP3 in Energieanwendungen. Anstatt diese Vielfalt zu eliminieren, strukturiert die Plattform sie zu einer konsolidierten, ganzheitlichen Sicht auf den Betrieb.
Durch die Verknüpfung von Echtzeit-OT-Daten mit übergeordneten IT-Prozessen, Industrial Internet of Things (IIoT)-Services und webbasierten Dashboards erweitert zenon die Automatisierung hin zu einer koordinierten, datengetriebenen Entscheidungsunterstützung. In dieser Rolle geht die Plattform über reine Steuerungsfunktionen hinaus und fungiert als Abstraktions- und Orchestrierungsschicht über Systemgrenzen hinweg.
zenon ersetzt dabei keine klassische Virtualisierung. Stattdessen arbeitet die Plattform oberhalb der Virtual-Machine- und Hardware-Ebene und konzentriert sich auf OT-Workloads, Datenflüsse und konsistentes Engineering.
Die österreichische Garnelenfarm, White Panther Production GmbH, nutzt zenon, um Energieerzeugung und Aquakultur innerhalb eines autarken Produktionsmodells zu koordinieren. Fünf Wasserkraftwerke erzeugen jährlich rund 30 GWh Energie, zusätzlich wird ein Biomassekraftwerk über eine gemeinsame zenon-Umgebung überwacht. Das ermöglicht zentrales Monitoring, Fernzugriff und einen resilienten Betrieb.
Innerhalb der Anlage wird die Wassertemperatur konstant bei 28 Grad Celsius gehalten, während Salzgehalt, Sauerstoff, Ammonium-, Nitrat-, Redox- und pH-Werte kontinuierlich überwacht und geregelt werden. Ergänzt wird dies durch gesteuerte Durchflussmengen und automatisierte Fütterung. zenon führt diese Messdaten, Steuerungslogiken und Visualisierung in einer einheitlichen Runtime zusammen.
Darüber hinaus ermöglicht die Parametrierung Prozessanpassungen ohne wiederholte SPS-Neuprogrammierung. Die Funktion Extended Trend (zur Darstellung von Online- und historischen Prozesswerten) unterstützt zusätzlich die Analyse von Live- und historischen Daten. Das Ergebnis ist ein koordiniertes Management von Energie- und Produktionssystemen innerhalb einer gemeinsamen Architektur.
zenon gewährleistet konsistente Datenmodelle, Alarme und Steuerungsstrategien über verschiedene Kommunikationsprotokolle hinweg. Das ist insbesondere in der Umspannwerksautomatisierung und in verteilten Infrastrukturen von Vorteil. Webbasierte Visualisierungen ermöglichen zudem zentrale Dashboards, während Engineering-Standards und Governance zentral definiert bleiben – ideal für die Überwachung und Steuerung geografisch verteilter Anlagen.
Die industrielle Automatisierung begann mit dem Ziel, einzelne Maschinen zu steuern. Heute besteht die Herausforderung jedoch darin, ganze Systeme aufeinander abzustimmen. Mit zunehmender Skalierung von Anlagen und Prozessen, wachsender Protokollvielfalt sowie steigender organisatorischer Komplexität wird der Übergang von isolierter Steuerung hin zu strukturierter Koordination unverzichtbar – insbesondere in Umgebungen, die Resilienz, Cybersecurity-Compliance und Echtzeit-Transparenz über verteilte Assets hinweg erfordern.
Ein OT-Hypervisor bietet hierfür einen geeigneten Lösungsansatz. Er schafft eine konsistente Ebene, die heterogene Geräte, Daten und Workflows in ein einheitliches Betriebsmodell integriert, und ermöglicht semantische Konsistenz, zentrale Governance sowie skalierbares Lifecycle-Management über Standorte und Systemgrenzen hinweg. Mit seiner einheitlichen Runtime, der integrierten Umgebung und erweiterten Konnektivität zeigt zenon, wie sich viele dieser Koordinationsfähigkeiten bereits heute praktisch umsetzen lassen und erweitert klassische Steuerung zu einer systemweiten Orchestrierung, ohne Determinismus, Betriebssicherheit oder bestehende Automatisierungsinvestitionen zu gefährden.