Industrie-PC-Komponenten

Maschinendaten in der Cloud intelligent verknüpfen

Industrie 4.0 und Internet of Things (IoT) stehen für die konsequente Digitalisierung industrieller Wertschöpfungsnetze. Die Komponenten einer Produktionsumgebung werden intelligenter und – vielleicht noch richtungsweisender – erkennbar kommunikativer.

Der IoT-Gateway kommuniziert lokal mit Sensoren oder Aktoren, E/A-Systemen, speicherprogrammierbaren Steuerungen oder IPCs und leitet deren Daten über das Internet an die Cloud weiter.

Denn in der intelligenten Verknüpfung von Daten der Anlagen und Maschinen steckt realer Mehrwert. Moderne IoT-Gateway-Lösungen machen Produktionsumgebungen fit für die Anforderungen unseres neuen Zeitalters. Die hardwareseitigen Voraussetzungen dafür schafft Spectra.

Mit dem IoT-Gateway NIO 100 hat Spectra-Partner Nexcom einen eleganten Lösungsansatz vorgestellt, die Kommunikationsleistung der bislang „unsichtbaren“ Komponenten einer Maschinenwelt zu trainieren.

Unternehmen stehen heute vor der Herausforderung, ihre Anlagen- und Produktions-Welt fit für die Erfordernisse des neuen Industriezeitalters zu machen. Ein solches Fitnessprogramm umfasst zwei Hauptstoßrichtungen: Erstens werden weiterhin die Fortschritte in der Informations- und Kommunikationstechnik herangezogen, um die Automatisierung in der Produktion und Fertigung voranzutreiben. Zweitens – und das ist neu – gilt es, die bislang „verborgenen“ Daten der Anlagen, Geräte und Sensoren über Ethernet-/IP-basierte Netzwerke und Cloud-Server allgemein zugänglich zu machen.

In den gewachsenen Systemlandschaften im Anlagen- und Maschinenbau trifft man heute auf verschiedene Komponenten, die zum Teil mit eigener Verarbeitungslogik ausgestattet sind. Für die Messaufgaben werden typischerweise unkomplizierte und nicht zuletzt preiswerte E/A-Module eingesetzt. Unter anderem lassen sich Sensoren wie Thermoelemente, Widerstandsthermometer und Dehnmessstreifen direkt an Module anschließen, die über präzise leistungsfähige Messverstärker direkt die entsprechende physikalische Größe selbst berechnen und über das populäre Modbus TCP/IP-Protokoll mit den übergeordneten Steuerungssystemen kommunizieren. Einige E/A-Module, beispielsweise die ICP-Wise-Serie 7000, besitzen eine eigene Verarbeitungslogik und können regelbasiert Aktionen auslösen. Die E/A-Signale der Sensoren können aber auch direkt von kleineren SPS-Systemen mit frei programmierbarer Steuerungslogik wie der Unitronics SAMBA, empfangen, verarbeitet und gegebenenfalls mit einem übergeordneten SCADA-System ausgetauscht werden.

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Die technologischen Fortschritte auf Seiten der Hardware eröffnen die Option, Steuerungssysteme mit immer größerer Verarbeitungslogik auszustatten und damit direkter an den Produktionsanlagen anzubringen. Besonders deutlich wird dies bei Modellen einer neuen Generation lüfterloser Embedded-PCs wie der Spectra Power-Box-Serie 3000, die mit ihren flexiblen Erweiterungskapazitäten heute Aufgaben übertragen bekommen, die zuvor den Industriecomputern im 19-Zoll-Schrank vorbehalten waren. Mit ihren leistungsstarken Mehrkern-Intel-Prozessoren können sie softwaregestützt die Funktionen von PLC-/SPS- oder SCADA/HMI-Systemen in einem Gerät direkt an der Anlage bündeln und dediziert Rechenleistung zuordnen.

Dieses zum Teil fein austarierte Netzwerk an Verarbeitungslogik in der Automatisierung besitzt selbstverständlich in einem neuen Industriezeitalter weiterhin seinen Wert. Das gilt insbesondere für Steuerungsaufgaben mit Echtzeitansprüchen. Ein Fitness-Programm für Industrie 4.0 und Industrial IoT will und wird daran nichts ändern, sondern den Trend zur verteilten Intelligenz vielmehr stärken. Das Training konzentriert sich daher auf das eingangs skizzierte Kommunikationsgebot und die Frage, wie sich die verschiedenen, im Netz verteilten Daten intelligent verknüpfen lassen. Mit dem IoT-Gateway NIO 100 hat Spectra-Partner Nexcom hierzu einen eleganten Lösungsansatz vorgestellt, die Kommunikationsleistung der bislang „unsichtbaren“ Komponenten einer Maschinenwelt zu trainieren.

Der IoT-Gateway kommuniziert lokal mit Sensoren oder Aktoren, E/A-Systemen, speicherprogrammierbaren Steuerungen oder IPCs und leitet deren Daten über das Internet an die Cloud weiter. Dazu sammelt er die Daten in unterschiedlichen Feldbus-Formaten ein, macht diese Standard-Ethernet-fähig und tauscht Daten mit der Cloud entweder über die normale Internetverbindung des Firmen- bzw. Anlagenetzwerks oder – optional – direkt über 3G-Mobilfunk. Zu der Lösung gehört das Nexcom-IoT-Studio (Basis: IBMs Node-Red), eine Plattform zur Entwicklung eigener IoT-Anwendungen. Die effiziente Datenkommunikation in der Cloud, zum Beispiel der IBM-Bluemix-Cloud, erfolgt über das IoT-Protokoll MQTT (Message Queue Telemetry Transport).

Die IoT-Gateway-Technologie bietet ein einfaches und bezahlbares Verbindungsglied zwischen lokalen E/A-Daten von Maschinen, Anlagen oder Gebäuden und im Internet befindlichen Cloud-Services zur Verwaltung, Analyse und Optimierung dieser Daten.

Die IoT-Gateway-Technologie ist ein kleiner und vor allen Dingen dringend benötigter Trainings-Baustein, um der Industrie-4.0- und Industrial-IoT-Idee zum Durchbruch zu verhelfen. Sie bietet ein einfaches und bezahlbares Verbindungsglied zwischen lokalen E/A-Daten von Maschinen, Anlagen oder Gebäuden und im Internet befindlichen Cloud-Services zur Verwaltung, Analyse und Optimierung dieser Daten. Bislang „verborgene“ Anlagen-, Geräte- und Sensorinformationen werden über Cloud-Dienste für alle autorisierten Systeme sichtbar und können per Abo (Subscription) bezogen werden. Aus technischer Sicht sind Unternehmen damit besser vorbereitet, ihre gewachsene Systemlandschaft im Anlagen- und Maschinenbau für das neue Industrie-Zeitalter zu stählen. Sie besitzen, um im Bild zu bleiben, die geforderte Grundfitness, um sich vollständig auf die inhaltliche Ausgestaltung der Industrie-4.0- und Industrial-IoT-Thematik zu konzentrieren.

Sechs Aspekte  von I 4.0, IoT & Co.


1. I 4.0 und IoT heißen Integration und Kommunikation – ohne Kompromisse.
2. Industrielle Cloud-Anwendungen eröffnen in Kooperation mit bewährten Lösungen neue Automatisierungschancen.
3. Messen & Steuern bleibt eine lokale Aufgabe mit Echtzeitanforderung und benötigt intelligente Systeme vor Ort.
4. Die intelligente Verknüpfung von Daten über die gesamte Wertschöpfungskette verheißt realen Mehrwert.
5. IoT-Gateway-Technologien leiten Daten mit wenigen Klicks in die Cloud und machen sie dort zur Analyse für alle sichtbar.
6. Das Betriebssystem des IoT-Gateways muss Schutz und Sicherheit garantieren. ee

SPS IPC Drives, Halle 7, Stand 420

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