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Durchgängige und sichere Kommunikation vom Feld bis in die Cloud

Intelligente Bausteine für die digitale Fabrik

Mit seinem Portfolio an Gateways und Switches, Firewalls und Routern sowie dem IOT-Portal myREX24 V2 präsentiert Helmholz ein breites Spektrum für industrielle Kommunikationslösungen. Auf Basis dieses Angebots kann der Anwender entlang der gesamten Kommunikationskette, vom Feld bis in die Cloud, exakt die Produkte wählen, die er für eine zukunftsfähige Umsetzung seiner Applikation benötigt - inklusive Industrie-4.0-Funktionalität als Basis für die Geschäftsmodelle der Zukunft.

Bild: Systeme Helmholz GmbHBild: Systeme Helmholz GmbH

Bild: Helmholz GmbH & Co. KGBild: Helmholz GmbH & Co. KG
WALL IE, die Industrial Ethernet Bridge und Firewall, integriert Maschinennetze auf einfache Weise in das übergeordnete Produktionsnetz.

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REX 100 Ethernet-Router, auch als LTE und WiFi-Variante erhältlich

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"Bei Industrie 4.0 geht es um nichts anderes, als um die Digitalisierung der Fabrik", bringt es Carsten Bokholt, technischer Geschäftsführer bei Helmholz, auf den Punkt. Im Zuge dieser Entwicklung sei der Anwender darauf angewiesen, möglichst viele Daten aus der Fertigung und dem Prozess zusammenzutragen.

Bild: Helmholz GmbH Co.Bild: Helmholz GmbH Co.
Das IoT-Portal myREX24 V2 - Entdecken Sie, wie einfach Fernwartung in Zukunft sein kann!

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"Egal ob aus einer Maschinensteuerung oder aus einem einfachen Sensor im hintersten Winkel der Produktion: All diese Daten müssen übergreifend gesammelt und zentral erfasst werden", so Bokholt weiter, "und dafür bietet sich nichts besser an, als Online-Plattformen wie unser Portal myREX24 V2."

Fernwartung und mehr

Das Helmholz-Portal stellt neben klassischen Remote-Service-Funktionen (z.B. Diagnose oder Konfiguration/Programmierung) auch umfangreiche Monitoring- und Alarmfunktionen zur Verfügung. Sie ermöglichen eine schnelle Reaktion auf Probleme in den Anlagen und helfen Maschinenstillstandszeiten zu reduzieren. Von der klassischen Fernwartung bis hin zur Predictive Maintenance hat sich Helmholz über viele Jahre mit allen Facetten des Remote-Zugangs beschäftigt und einen großen Erfahrungsschatz aufgebaut. "Mit dem Portal myREX24 V2 stellen wir uns auch den im Zuge von Industrie 4.0 vielfach geforderten Funktionen für die Datenerfassung als Basis für Big-Data- und Analytics-Lösungen", geht der Helmholz-Geschäftsführer auf die sich ändernden Anforderungen auf dem Markt ein. "So nimmt das Portal in der Digital Factory eine zentrale Rolle ein." Einerseits bei der Verwaltung von Remote- und Fernwartungskomponenten, die für das Sammeln der Daten zuständig sind. Andererseits als Host für die gesammelten Daten und als Instanz für das Alarm-Management."

Flexible Meldekette

Bei Störungen benachrichtigt myREX24 V2 das Personal per SMS oder E-Mail und löst so eine flexible Meldekette unter Berücksichtigung des verfügbaren Personals, der Tageszeit und des Wochentages aus. Durch den einfachen Zugang zum Portal per Browser kann der Anwender den Zustand der Anlage direkt per Smartphone oder Tablet beobachten. Neben den Helmholz-Routern lassen sich auch andere Standard OpenVPN-Clients zur Fernverbindung in myREX24 V2 V2 einbinden. Es ist auch für große Projekte mit vielen Anlagen, Benutzern und Endkunden konzipiert. Ein flexibles Benutzer-Management mit umfangreichen Zugriffsrechten und Mandantenverwaltung ermöglicht einen kontinuierlichen Überblick und den sicheren Zugriff auf die Anlagen und ihre Daten.

Datenerfassung und -analyse

"Ein großes Thema für unsere Kunden ist die Auswertung von erfassten Daten", schildert Bokholt die aktuelle Situation. "Schließlich gehen mit einer entsprechenden Analyse ganz neue Möglichkeiten einher." Im klassischen Maschinenbau sei man aktuell aber noch oft dabei, entsprechende Businessmodelle zu finden und aufzubauen. "Für unsere Kunden ist es natürlich eine wichtige Frage: Welche Mehrwertdienste kann ich dem Endanwender - über den Fernwartungszugang hinaus - durch die Integration eines Routers und die Nutzung des Online-Portals bieten?" Hier geht es dann nicht mehr nur darum, Daten zu erfassen, sondern diese auch zu protokollieren, zu analysieren oder zu visualisieren. Weil der Umgang mit Produktionsdaten und deren Schutz in der Industrie oft ein sehr sensibles Thema ist, hat der Helmholz-Kunde die Wahl, wo die erfassten Daten abgelegt werden. "Entweder hosten wir die Daten im Rahmen eines Mietmodells bei uns", so Bokholt. "Oder der Kunde bekommt mit myREX24 V2 virtual das entsprechende Werkzeug von uns, um seine Daten komplett unabhängig bei sich selbst oder dem Host seines Vertrauens zu speichern."

Router als Basis für Industrie 4.0

"Die Anwender nutzen unsere REX-Router zwar nach wie vor auch für klassische Ferwartungsapplikationen", sagt Bokholt. "Aber jetzt sind wir schon im nächsten Schritt und bilden mit unseren Geräten auch eine passende Basis für Industrie-4.0-Funktionalität. Entsprechend sind die Modelle der REX-100-Ethernet-Router-Familie bei Helmholz positioniert. Sie sind konsequent auf das Zusammenspiel mit dem VPN-Portal myREX24 V2 ausgelegt und fügen sich nahtlos in das industrielle Umfeld ein. "Router und Portal gehören einfach zusammen", verdeutlicht Bokholt. "Das Zusammenspiel dieser beiden Seiten hat sich für Helmholz zu einer wichtigen strategischen Säule entwickelt." Deshalb baut Helmholz sein REX-100-Produktportfolio kontinuierlich aus und hat kürzlich zwei weitere Varianten vorgestellt:

  • • Das neue Modell REX 100 LTE ermöglicht eine schnelle Datenübertragung (Upload bis 50MBit/s, Download bis 100MBit/s) und ist für einen erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +75°C konzipiert. Des Weiteren ist in der kompakten Bauform ein LAN-Switch mit vier Ports integriert.
  • • Der neue REX 100 WiFi ermöglicht die drahtlose Anbindung z.B. mobiler Anlagenteile an eine bestehende WLAN-Infrastruktur. Für die Kommunikation im LAN-Netzwerk stehen vier RJ45-Ports zur Verfügung.

Alle REX-100-Router sind mit zwei digitalen Eingängen ausgestattet: Einer dient als Trigger für den Verbindungsaufbau zum Portalserver, der zweite kann mit einer Alarmfunktion belegt werden.

Übergreifende Funktionalität

"Die Funktionalität der Router wird heute steuerungsübergreifend erwartet", erklärt der technische Geschäftsführer. "Unsere Router müssen die Daten also unabhängig vom Hersteller der jeweiligen SPS verarbeiten und weitergeben - egal ob mit Profibus kommuniziert wird, mit Ethernet/IP oder mit Modbus RTU." Dieses Spektrum soll Schritt für Schritt ausgebaut werden. "Eine zukünftig sehr wichtige und für Helmholz strategische Schnittstelle ist OPC UA", verrät Bokholt. Dieser Kommunikationsstandard soll auf beiden Seiten in das Angebot des Unternehmens Einzug halten: "Um die bereits gesammelten Daten aus dem Portal in Datenbanken und andere Systeme zu spielen, werden wir das Portal um eine OPC-UA-Schnittstelle ergänzen", führt Bokholt fort. "Natürlich sollen aber auch die Router selbst über eine OPC-UA-Anbindung Daten von entsprechenden Geräten sammeln können."

Zentrales Element Sicherheit

In Ethernet-vernetzten Produktionsumgebungen und gerade im Hinblick auf Industrie 4.0 wird die Sicherheit zu einem immer wichtigeren Thema. Schließlich geht es darum, Maschinen sicher in übergeordnete Produktionsnetze zu integrieren bzw. von diesen abzugrenzen. Deswegen bildet neben der Kombination von Router und Online-Portal die Security ebenfalls eine strategische Säule bei Helmholz. Beide Bereiche seien im Unternehmen eng miteinander verzahnt, weil sie es auch beim Anwender sind: "Von der einen Seite kommend, sind Router heute längst auch Elemente der industriellen Security", so Bokholt weiter, "und umgekehrt kann man sagen: Eine Firewall-Lösung wie unsere WALL IE ist ein kleines spezialisiertes Puzzleteil aus der Welt der Router."

Kombination aus Firewall und Bridge

Mit WALL IE verbindet Helmholz Bridge- und Firewall-Funktionen: Die Komponente schützt vor unerlaubtem Zugriff und fungiert parallel dazu als Bridge. Konkret regelt WALL IE, welcher Teilnehmer mit welchem Gerät Daten austauschen darf, entsprechende Vorgaben können anwenderspezifisch definiert werden. Die Voraussetzung dafür schafft eine Paketfilter-Funktionalität, die den Zugriff zwischen Produktionsnetz und Automatisierungszelle ggf. einschränkt. Beispielsweise kann konfiguriert werden, dass nur bestimmte Teilnehmer aus dem Produktionsnetzwerk mit definierten Teilnehmern aus der Automatisierungszelle Daten austauschen dürfen. Andernfalls wird das Datenpaket zurückgewiesen bzw. verworfen. Als Besonderheit kann WALL IE sowohl im NAT-Betriebsmodus als auch im Bridge-Modus als Layer 2 Switch eingesetzt werden. Auch in dieser Betriebsart ist eine Paketfilterung möglich. Dadurch kann der Zugriff auf einzelne Bereiche eingeschränkt werden, ohne dass es dafür unterschiedlicher Netzwerke bedarf.

Reduziert auf das Wesentliche

Die Industrial Ethernet Bridge und Firewall kann speziell auf die Maschine zugeschnitten konfiguriert werden. Sie ist konzipiert für 100MBit Industrial Ethernet. Die zugrundeliegende Software ist Linux-basiert und wurde von Helmholz komplett selbst entwickelt. "Im Rahmen der Firewall setzen wir auf ein speziell angepasstes Linux mit einem außergewöhnlich kleinen Footprint", betont Bokholt. "Es sind wirklich nur die Funktionen integriert, die der Anwender auch wirklich braucht." Auf alles weitere habe man verzichtet, damit sich hier erst gar keine Sicherheitslücken auftun können. Die Hardware ist industrietauglich und geeignet für die Montage auf der Hutschiene. Die Konfiguration erfolgt über ein Webinterface. In die übersichtliche Benutzerführung haben die Helmholz-Entwickler ihre langjährigen Erfahrungen aus der TB20-ToolBox einfließen lassen. Der Online-Zugang ist streng passwortgeschützt und läuft über eine verschlüsselte HTTPS-Verbindung. Aber unabhängig von allen Features und Funktionen unterstreicht Bokholt: "Die Sicherheit ist nur zu einem Teil in Technik und entsprechenden Produkten abbildbar. Es kommt eben auch ganz stark auf den Prozess an." Hier gelte es, Strukturen zu etablieren, ähnlich denen im Qualitätsmanagement.

Auf allen Ebenen der Kommunikation

Zusammenfassend betont Geschäftsführer Bokholt: "Das Helmholz-Portfolio deckt alle verschiedenen Ebenen der Kommunikation ab: Ganz unten im Feld vernetzen unsere Switche als Infrastrukturkomponenten die verschiedenen Geräte und Maschinen, in denen wiederum WALL IE als Firewall integriert ist." Darüber positionieren sich die Router, die über das Internet und myREX24 V2 die Anbindung in alle übergeordneten und räumlich entfernten Systeme bieten. Alle Bestandteile des Helmholz-Portfolios sind aufeinander abgestimmt und einfach zu kombinieren. "Bei uns behält der Kunde aber seine Freiheit und die gesamte Flexibilität", zieht der Helmholz-Geschäftsführer Fazit. "Bei Bedarf bekommt er die gesamte Kommunikationslösung von uns. Andernfalls sucht er sich exakt die Puzzleteile in unserem Kommunikationsportfolio aus, die er benötigt. Egal welche und wie viele Bestandteile das sind: Sie ermöglichen stets eine durchgängige und einfache Nutzung."

Helmholz GmbH & Co. KG

Dieser Artikel erschien in Industrial Communication Journal 1 2017 - 27.03.17.
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