Abgestimmte Ansätze für das industrielle Internet der Dinge
Fünf Stufen zur Industriecloud
Clouddienste für Privat- und Business-Nutzer gibt es heute reichlich, doch die speziellen Anforderungen von Industriekunden in der Automatisierungstechnik werden von diesen Angeboten bislang kaum abgedeckt: Mit den Cloud Solutions stellt der Automatisierungsanbieter Turck jetzt eine Lösung vor, die genau auf diese Anforderungen zugeschnitten ist und lokal oder extern gehostet werden kann.
Bild: Hans Turck GmbHIn der Turck-Cloud werden Produktionsdaten sowohl zu Monitoring- und Fernwartungszwecken als auch zur Verbesserung und Analyse der Produktionsprozesse gespeichert. Das Besondere dabei ist, dass der Nutzer selbst bestimmt, wo er die Daten speichern will und ob er seine Cloud ans Internet anbindet. Zudem werden die Daten verschlüsselt kommuniziert.
Stufe 1: Liefern von Daten zum Betrieb und zur Analyse von Maschinen und Anlagen
Digitale oder analoge Sensordaten sind die Grundlage für jede Steuerung zum Betrieb einer Maschine oder Anlage. Aber auch zu Analysezwecken lassen sich die Daten auswerten. In der Stufe 1 werden diese Nutzdaten nun in der Cloud zur Verfügung gestellt.
Bild: Hans Turck GmbHStufe 2: Generieren von Zusatzdaten
Der zweite Schritt umfasst die Generierung weiterer Daten, die über die eigentliche Steuerung einer Maschine hinausgehen. So geben Sensoren und viele andere Geräte neben dem Prozesswert auch Zusatzdaten wie z.B. Temperatur, Verschmutzungsgrad, Betriebsstunden oder andere Werte aus, die Metainformationen über ein Gerät enthalten. Insbesondere mit der zunehmenden Verbreitung von IO-Link wurde ein Kanal geschaffen, zusätzliche azyklische Daten an die Steuerung zu übermitteln. Bislang werden diese Daten zunehmend für Diagnosezwecke oder zur vorausschauenden Wartung genutzt. So erkennen Nutzer z.B. aus den Daten, wie verschmutzt ihr Ultraschallsensor ist oder ob eine Welle, die von einem Drehgeber erfasst wird, nicht mehr rund läuft.
Stufe 3: Integration in die Systeme
Große IT- und Telekommunikationsunternehmen wie die Telekom oder Amazon sind bereits mit Clouddiensten im Markt vertreten, ebenso Softwareanbieter wie SAP, IBM oder Microsoft. Das Übertragen von Daten in diese Clouds aus der Produktion heraus ist heute über Edge Gateways und andere Lösungen möglich, etwa mit Multiprotokoll-Feldbusgeräten von Turck. Damit können I/O-Module und -Systeme neben den Nutzdaten (über Profinet, Ethernet/IP und Mobus TCP) parallel Daten an Edge-Gateways senden, die sie wiederum selbst auswerten oder in Cloudsysteme der etablierten Anbieter senden. Über Standardprotokolle lassen sich die Komponenten des Herstellers über eine einheitliche Schnittstelle flexibel, schnell und einfach in beliebige Clouds einbinden. Neben Block-I/O-Modulen und modularen I/O-Systemen will Turck diese Protokolle auch in seine HMIs und SPSen integrieren.
Stufe 4: Angepasste Lösungen für die industrielle Automation
Ein Vorteil der Cloudlösung von Turck besteht darin, dass der Anbieter über das Protokoll Kolibri ausschließlich verschlüsselt zur Cloud kommuniziert. Die Kommunikation über MQTT z.B. ist im Unterschied dazu oft nicht verschlüsselt und kann leichter mitgelesen werden. Der Nutzer wählt bei Turck jene der vier Cloudlösungen, die seinen Anforderungen am besten entspricht. So kann die Cloud entweder vom Kunden selbst gehostet werden (on-premises) oder von Turck. Der Anbieter arbeitet dazu mit großen Betreibern von Rechenzentren zusammen, die den nötigen 24/7-Support leisten und auch entsprechende Datensicherheit und Systemleistung gewährleisten können. Da die Cloudlösung vornehmlich auf Servern in Deutschland gehostet wird, ist laut Turck die Datensicherheit gemäß deutschen und europäischen Gesetzen garantiert. Auf Wunsch haben Kunden auch die Möglichkeit, einen Server-Standort ihrer Wahl zu nutzen, etwa in Asien oder den USA. Die von Turck gehostete Cloud kann der Kunde wiederum in zwei Ausprägungen nutzen: Einerseits als Cloud im Look des Anbieters, andererseits kann die Cloud auch im Corporate Design des Kunden gestaltet werden. Dieses Kundenportal ist vor allem für OEMs interessant, die ihren Kunden eine Cloudoption als Bestandteil der Maschinenfunktionalität anbieten wollen. Bei der On-premises-Variante wird die Cloud direkt beim Kunden gehostet, sodass sie die volle physische Kontrolle über alle Daten und Prozesse behalten. Diese Lösung kann auf Hardware des Kunden realisiert werden, sofern er über eine entsprechende Server-Landschaft und eine IT-Abteilung für den notwendigen Support verfügt. Die Installation muss üblicherweise in IT-tauglicher Umgebung mit klimatisierten Serverräumen erfolgen und kann nicht im direkten Produktionsumfeld geschehen. Vorteil dieser Lösung ist, dass der Kunde seine Cloud nicht zwingend mit dem Internet verbinden muss, sondern lokal eine Verbindung aus der Produktion mit seinen Servern herstellen kann. Für Kunden, die eine On-premises-Lösung wünschen, jedoch über kein eigenes Rechenzentrum verfügen, entwickelt Turck aktuell industrietaugliche On-premises-Server-Lösungen. Sie sollen ohne Lüfter oder bewegliche Datenträger auskommen und als IP20-Variante direkt im Schaltschrank installiert werden können oder zukünftig in einer IP67-Variante sogar direkt an der Maschine im Feld.
Stufe 5: Auf industrielle Prozesse zugeschnittene Cloudanwendungen
Turck wird die auf seiner Cloudplattform implementierten Anwendungen und Funktionen nach und nach ausbauen. Häufig benötigte Analytics-Funktionen wie etwa Langzeitauswertungen, Sensorverhalten oder Logbuchfunktionen können dann genutzt werden, ohne sie manuell konfigurieren zu müssen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Funktionen sollen auch selbstlernende Algorithmen eine Rolle spielen. Registriert die Maschine dann z.B. einen erhöhten Temperaturwert an einem Sensor, erkennt sie, ob er auf jahreszeitübliche Sonneneinstrahlung zurückzuführen ist oder andere Ursachen hat. Wenn auch die Lösung des Problems von der Software dokumentiert wird, kann ein solches System neben der Diagnose auch eine Fehlerbehebung vorschlagen oder den entsprechenden Techniker direkt über sein Smartphone informieren.
Bild: Hans Turck GmbHStufe 2: Generieren von Zusatzdaten
Der zweite Schritt umfasst die Generierung weiterer Daten, die über die eigentliche Steuerung einer Maschine hinausgehen. So geben Sensoren und viele andere Geräte neben dem Prozesswert auch Zusatzdaten wie z.B. Temperatur, Verschmutzungsgrad, Betriebsstunden oder andere Werte aus, die Metainformationen über ein Gerät enthalten. Insbesondere mit der zunehmenden Verbreitung von IO-Link wurde ein Kanal geschaffen, zusätzliche azyklische Daten an die Steuerung zu übermitteln. Bislang werden diese Daten zunehmend für Diagnosezwecke oder zur vorausschauenden Wartung genutzt. So erkennen Nutzer z.B. aus den Daten, wie verschmutzt ihr Ultraschallsensor ist oder ob eine Welle, die von einem Drehgeber erfasst wird, nicht mehr rund läuft.
Hans Turck GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 8 2018 - 20.08.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
