Moderne hybride Systeme nutzen elektrische Zusatzheizungen, um die thermische Leistung gezielt zu steuern. Diese sogenannten Boosting-Systeme ergänzen die konventionelle Feuerung durch eine gezielte Einspeisung elektrischer Energie direkt in das Schmelzbad. Je nach Prozessanforderung kommen unterschiedliche Varianten zum Einsatz. Dazu gehören Schmelz-Boosting über Seiten- oder Bodenelektroden, Barriere-Boosting zur gezielten Temperaturführung, Läuterungs-Boosting für die Feinabstimmung der Glasqualität oder Durchfluss- und Speiser-Boosting zur Stabilisierung der Materialströme. Die strategische Platzierung der Elektroden erlaubt eine exakte Steuerung der Temperaturverteilung und verbessert die thermische Homogenität. Das führt zu einer steigenden Schmelzausbringung, effizienteren Verwendung der Energiequellen und einer spürbaren Reduktion von Emissionen. Außerdem wird die Produktion flexibler und stabiler. Farbwechsel und Produktumstellungen lassen sich deutlich schneller realisieren.
Durch die Integration von IIoT-Technologien (Industrial Internet of Things) und maschinellem Lernen (ML) können Prozesse in Echtzeit überwacht und optimiert werden. Anomalien im Temperaturverlauf oder Energieeinsatz sind frühzeitig erkenn- und automatisch korrigierbar. Skalierbare Ökosysteme verbinden IIoT und Machine Learning zu smarten Automatisierungslösungen. Phoenix Contact stellt hier mit PLCnext Technology und der zugehörigen Software PLCnext Engineer, dem PLCnext Store und der PLCnext Community eine zukunftsorientierte Plattform zur Verfügung. Die adaptive, KI-gestützte Automatisierungs- und Regelungsumgebung wurde speziell dafür entwickelt, komplexe Industrieprozesse intelligenter, effizienter und nachhaltiger zu steuern. Die Kombination aus smarter Regelung und elektrischer Energieversorgung – zum Beispiel durch gezielte Boosting-Strategien – ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Dekarbonisierung industrieller Prozesse.
MVO, CRA und NIS2 als Innovationstreiber
Mit der neuen EU-Maschinenverordnung (MVO) wird erstmals die Rolle von Software und KI in sicherheitsrelevanten Anwendungen geregelt. Digitale Sicherheitsfunktionen und ML-Algorithmen gelten künftig als eigenständige Komponenten mit CE-Kennzeichnungspflicht. Der Cyber Resilience Act (CRA) verpflichtet zu „Security by Design“. Sichere Entwicklungsprozesse, regelmäßige Updates und ein Schwachstellenmanagement werden zur Pflicht. Ergänzt wird dies durch die NIS2-Richtlinie, die ab Oktober 2024 verbindliche Cybersicherheits-Maßnahmen und Meldepflichten für Unternehmen der kritischen Infrastruktur vorschreibt. Das stellt einen entscheidenden Schritt zu mehr digitaler Resilienz dar. Die Einbindung moderner Verschlüsselungstechnologien sowie eine auf dem Trusted-Platform-Module (TPM) basierende Geräteauthentifizierung bilden einen essenziellen Bestandteil der PLCnext Technology. So wird nicht nur eine große funktionale Leistungsfähigkeit sichergestellt, sondern ebenso ein hohes Maß an Cyber Security. Die Lösung erfüllt somit zentrale Anforderungen aktueller und zukünftiger regulatorischer Rahmenbedingungen und fungiert als nachhaltige, zukunftsorientierte Plattform für die industrielle Automatisierung.
Virtualisierung zur Entkopplung von Steuerungshardware und -software
Ein Beispiel für ein zukunftsfähiges Automatisierungskonzept ist PLCnext Technology von Phoenix Contact. Die Plattform kombiniert klassische SPS-Funktionalität mit offener IT-Integration. Sie ermöglicht die parallele Programmierung in IEC 61131-3, C++, Python oder Matlab Simulink – auch in Echtzeit. Über Schnittstellen wie OPC UA oder MQTT werden Daten sicher zwischen Edge, Cloud und HMI-Systemen ausgetauscht. Die modulare Architektur erlaubt eine flexible Skalierung – vom Pilotprojekt bis zur Großanlage. Über den PLCnext Store stehen geprüfte Software-Module bereit, die Entwicklungszeiten verkürzen und regulatorische Anforderungen unterstützen. Besonders hervorzuheben ist die Virtual PLCnext Control vL3. Dabei handelt es sich um eine vollständig softwarebasierte Steuerung, die ohne klassische SPS-Hardware auskommt. Gerade für Retrofit-Projekte oder verteilte Anlagenstrukturen erweist sich dies als wesentlicher Vorteil: Die vL3 UPC lässt sich nahtlos in bestehende Infrastrukturen einbinden. Sie bietet eine skalierbare, kosteneffiziente Lösung für die digitale Transformation thermischer Prozesse – inklusive der Integration elektrischer Boosting-Systeme in vorhandene Anlagen.
Die Virtualisierung der Steuerungstechnik stellt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur All Electric Society dar. Sie ermöglicht eine komplette Entkopplung von Hardware und Software, wodurch sich Steuerungssysteme flexibel in Rechenzentren, Edge-Umgebungen oder der Cloud betreiben lassen. Das eröffnet neue Optionen.
- Lastmanagement: Steuerungen können dynamisch auf Netzschwankungen reagieren und Prozesse intelligent anpassen.
- Sektorenkopplung: Elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen wird wirkungsvoll in industrielle Prozesse eingebunden.
- Resilienz: Durch Redundanz und verteilte Intelligenz lassen sich Ausfälle kompensieren und Systeme selbstheilend gestalten, gerade in hochverfügbaren thermischen Prozessen.
- Nachhaltigkeit: Weniger Hardware bedeutet einen geringeren Ressourcenverbrauch und eine bessere CO2-Bilanz.
In Kombination mit elektrischen Zusatzheizungen – beispielsweise für Läuterungs- oder Speiser-Boosting – eröffnet die virtuelle Steuerung neue Wege für eine flexible und nachhaltige Prozessführung.
Funktionsbausteine für eine schnelle Entwicklung von Automatisierungslösungen
Die Automatisierungslösung für thermische Prozessanlagen basiert auf der offenen PLCnext Technology und stellt dem Anwender eine leistungsstarke, modulare Funktionsbausteinbibliothek zur Verfügung. Die Lösung erlaubt eine durchgängige Steuerung, Überwachung und Optimierung industrieller Prozesse. Einige der wichtigsten Funktionsbausteine unterstützen die präzise Signalverarbeitung, dynamische Verhältnisregelung sowie sichere Steuerung von Brennern, Ventilen und Filtern. So lassen sich zum Beispiel Luft-Brennstoff-Verhältnisse automatisch an wechselnde Betriebsbedingungen adaptieren, Dichtheitskontrollen an Schnellschlussventilen durchführen oder Temperaturgrenzwerte zuverlässig überwachen. Die PID-Regelung mit Autotuning, Rampensteuerung und Echtzeitvisualisierung über beispielsweise die Plattform Grafana sorgt für hohe Prozessstabilität und Transparenz.
