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INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2021

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2021

INDUSTRIAL SECURITY & IT

INDUSTRIAL SECURITY & IT I SPECIAL IoT-Infrastruktur aus einer Hand Durchgängig kommunizieren vom Sensor bis in die Cloud 01 In modernen Cloud-basierten Anwendungen sind neben dem ganzheitlichen Ansatz die Leistungsmerkmale der eingesetzten Komponenten entscheidend. S2-Redundanz im Profinet-Strang sorgt für Verfügbarkeit. Webserver-Funktionalität ermöglicht direkten Zugriff bei der Konfiguration. Security Mechanismen sorgen für den Schutz vor Angriffen. Lesen Sie, welche Technologie und Produkte am besten geeignet sind. Die S2-Redundanz ist eine auf Profinet- Ebene spezifizierte und zertifizierte Funktion, die es Geräten in einem Netzwerk ermöglicht bei Ausfall einer Steuerung mit einer redundant im Hintergrund laufenden zweiten Steuerung direkt weiter zu kommunizieren. Dabei werden alle Parameter entsprechend vorgehalten, so dass ein reibungsloser Umstieg erfolgen kann. Prozessunterbrechungen, die oft hohe Kosten nach sich ziehen, können so vermieden werden. Ethernet Redundanzprotokolle (wie z. B. MRP) ermöglichen zudem eine Ringtopologie, die auch im Fehlerfall den kompletten Ausfall des Strangs vermeidet und die Kommunikation über einen alternativen Verbindungsweg fortführt. Alles in Echtzeit. MultiLink- sowie Multi-Protokoll-Funktion Die IO-Link Master von Pepperl+Fuchs unterstützen neben Profinet auch EtherNet/IP und EtherCAT Protokolle in einem Gerät mit der Multi-Protokoll-Funktion. Dadurch kann ein Gerät in verschiedenen Applikationen eingesetzt werden, was dem Anwender eine hohe Flexibilität ermöglicht. Neben diesen deterministischen Protokollen, die zur Kommunikation mit der Steuerung in Echtzeit genutzt werden, ist es auch möglich eine parallele Kommunikation aufzubauen. Diese MultiLink-Funktion basiert auf Protokollen wie OPC UA, MQTT, Modbus, JSON und REST API. Es können bis zu 5 Protokolle gleichzeitig abgebildet werden. Dieser Kommunikationsweg ist nicht streng deterministisch und dient der Kommunikation zu IPC Systemen, die ihrerseits in Cloud basierte Systeme eingebunden sein können. OPC UA ist ein hoch-performantes, herstellerunabhängiges und standardisiertes Protokoll, das sich einfach in Anwendungen integrieren lässt. P+F trägt dem durch eine leistungsfähige Hardware Rechnung, um so die direkte Kommunikation von Maschine zu Maschine zu ermöglichen. Das MQTT Protokoll ermöglicht es eine einfache Kommunikation auf HTML Basis herzustellen und ohne viel Kommunikations-Overhead Verbindungen zu IPCs aufzunehmen. Auf der unterlagerten Kommunikationsebene wird immer häufiger auf bestens standardisierte IO-Link Kommunikation gesetzt. Dadurch wird die Kommunikation von Daten, Diagnosen und Parametern Dr. Konrad Kern, Leiter Produktmanagement im Geschäftsfeld Systeme und im Geschäftsbereich Fabrikautomation bei der Pepperl+Fuchs SE in Mannheim 38 INDUSTRIELLE AUTOMATION 04/2021 www.industrielle-automation.net

SPECIAL I INDUSTRIAL SECURITY & IT 01 Die direkte Kommunikation mit IO-Link Sensoren ist nutzerfreundlich aufgebaut und per Webserver über die IO-Link Master möglich 02 Nur mit den passenden Komponenten gelingt eine durchgängige Kommunikation vom Sensor über den IO-Link Master in das überlagerte Netzwerk transparent bis in den Sensor/Aktuator fortgesetzt. Ein integrierter Webserver ermöglicht hohe Transparenz und einen zweiten Zugriffsweg neben der Steuerung. An den Ports des IO-Link Masters können aber nicht nur IO-Link Devices angeschlossen werden. Diese Ports lassen sich flexibel als Standard Ein- und Ausgänge parametrieren. Über IO-Link Hubs können sogar 16 IOs auf nur einen Master-Port angeschlossen werden, was eine kostengünstige Verdrahtung ermöglicht. Blick von oben auf die Kommunikationspyramide Unter Cloud Computing muss nicht zwingend eine Kommunikation über das offene Internet verstanden werden. Vielfach werden Applikationen nur innerhalb von Firmengeländen über eigene IT-Server zusammengebunden. Für eine überregionale Vernetzung können zusätzliche Security Mechanismen in Form von Firewalls und Edge-Gateways implementiert werden. RocketLinx Switche bauen als Intrastrukturkomponente das Ethernet-Netzwerk auf. Unmanaged Switche verknüpfen dabei die Endgeräte kostengünstig. Managed Switche bieten zusätzlich Konfigurierbarkeit und Diagnosefunktionen (Aufmacherbild). Das kostenfreie Diagnose-Tool PortVision DX ermöglicht es mit entsprechenden Security- Funktionen ganze Netzwerke zu scannen, Parametrierungen vorzunehmen und Diagnosen abzurufen. Um andere Feldbussysteme oder auch serielle Protokolle mit in das Netzwerk zu bekommen bieten sich die DeviceMaster- Geräte an, die als Bridge oder Gateway operieren. Damit lässt sich ein komplettes überlagertes Netzwerk aufbauen, bei dem das Edge-Gateway von P+F den Abschluss nach oben darstellt. 02 Übersichtliche und transparente Darstellungen Um eine vorbeugende Wartung zu planen oder eine schnelle Reaktion im Störungsfall zu veranlassen, müssen die Prozessbedingungen jederzeit bekannt sein, auf Abweichungen überwacht und transparent dargestellt werden. So lassen sich notwendige Aktionen proaktiv einleiten. Während die SPS oder ein IPC die IO- Steuerung übernimmt, werden weitere Zustandsdaten an PC-basierte Systeme geleitet und visualisiert. Bits&Bytes können übersichtlich in Grafiken und klaren Warnmeldungen unabhängig vom SPS Standort dargestellt werden. Prozesssicherheit, Anlagenverfügbarkeit und Qualität werden so erhöht. Gleichzeitig steigert der Anwender seine Wettbewerbsfähigkeit mit diesen hybriden Ethernet-Switches, Serielle Gateways und IO-Link-Master mit OPC-UA-Standard ergänzen das bestehende Angebot an Sensorik und Feldbusmodulen Systemarchitekturen durch Einsatz von SPS zur Steuerung und ein Informationssystem auf PC-Ebene. Smarte Sensorik bietet diese Zusatzfunktionen schon integriert, indem z. B. eine Sensorverschmutzung, eine Toleranzabweichung der Signalgüte, abweichende Temperaturwerte oder eine zu starke Stromaufnahme übermittelt werden. Systeme ohne SPS Steuerung Noch einen Schritt weiter gehen Systeme, die komplett ohne SPS Steuerung auskommen. Über die parallelen Kommunikationskanäle können über einen IPC alle Daten eingelesen und Ausgänge aktiviert werden. Hierzu sind Security-Mechanismen hinterlegt. Oftmals ist die Software-Implementierung auf einem IPC einfacher und erspart eine SPS sowie deren Programmierung. In zeitunkritischen Applikationen kann dies Kostenvorteile bringen. Der Webserver-Zugriff kann sowohl für Cloud-basierte Anwendungen interessant sein als auch für die Konfiguration der Geräte, ohne dass dazu SW-Tools notwendig werden. Konfigurationen können gespeichert und geklont werden. Das erleichtert die Einrichtung bei Serienanwendungen. Weiterhin werden Backups ermöglicht und die Konfiguration kann auch leicht modifiziert werden. Die Übertragung von vielen Zusatzdaten auf die überlagerte PC-Ebene ermöglicht es, aus den Daten für die Zukunft zu lernen (Machine Learning). Auch dadurch lassen sich zusammen mit künstlicher Intelligenz Stillstandzeiten reduzieren. Kurz zusammengefasst Durchgängigkeit vom Sensor bis in die Cloud ermöglicht Transparenz über alle Zustände und erweitert die Diagnosefähigkeit. Zusatzinformationen parallel per MultiLink übertragen ermöglichen neue Eingriffsoptionen in die Prozesse. Gestaffelte Security Konzepte in mehreren Schichten sowie auf HW- und SW-Seite schaffen Anlagensicherheit. Zukunftssicherheit wird durch updatefähige Geräte und durch standardisierte Kommunikation über IO-Link und OPC UA erreicht. So können Wettbewerbsvorteile generiert und neue Anwendungen ermöglicht werden. Bilder: Pepperl+Fuchs www.pepperl-fuchs.com www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 04/2021 39

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