Data Use for Control & Visualization
11.04.2019

IPC im modernen Umfeld der vernetzten Fabrik

Mit modernen IPC lässt sich die Vielzahl der heutigen Aufgaben in der ­vernetzten Fabrik bewältigen. Ausgestattet mit einer Soft-SPS kann der IPC nicht nur nach IEC-61131-3 programmiert werden, sondern auch harte Echtzeitanforderungen erfüllen. Der Einsatz von Multicore-Technologie ­ermöglicht es, Aufgaben dediziert einzelnen CPU-Kernen zuzuordnen oder mehrere Steuerungsaufgaben mit einem System abzudecken. Dabei ­vereint der IPC die Vorteile von IT und OT in einem Gehäuse. Die nötige ­Flexibilität bietet er über standardisierte Schnittstellen.

Elia Guerra, International Sales Manager bei Asem S. p. A.: „Mit Ubiquity bieten wir unseren Kunden eine sichere Lösung zur Fernwartung, bei der alle Komponenten einzeln überprüft, getestet und nach IEC 62443-3 zertifiziert sind“

Elia Guerra, International Sales Manager bei Asem S. p. A.: „Mit Ubiquity bieten wir unseren Kunden eine sichere Lösung zur Fernwartung, bei der alle Komponenten einzeln überprüft, getestet und nach IEC 62443-3 zertifiziert sind“

„Mit Blick auf die heute am Markt befindlichen Maschinen und Anlagen, stellt man fest, dass die jeweiligen Produktionslinien und Maschinen schon jetzt in umfassendem Maße kommunizieren. In den seltensten Fällen reicht diese Kommunikation allerdings über deren eigene Grenzen hinaus“, stellt Elia Guerra, International Sales Manager bei Asem S. p. A., fest. Als Grund hierfür gibt er unter anderem  die unterschiedlichen Standards und Feldbussysteme an, die abhängig von Region, Branche, Hersteller- oder Kundenvorgaben verschieden ausgelegt seien. „Als eigenstän­dige Lösungen funktionieren diese Systeme nahezu perfekt und liefern eine Vielzahl von Daten, die automatisch erfasst und abgespeichert werden. Eine intelligente ­Lösung wird so unter bestimmten Gesichtspunkten bereits heute umgesetzt“, sagt E. Guerra. „Eine ideale Umsetzung der vernetzten und intelligenten Fabrik, zu der nicht nur die Produktion, sondern auch andere Unternehmensbereiche, wie Materialwirtschaft, Logistik und Verkauf, gehören, wird dadurch ­allerdings erschwert. Abhilfe ist für ihn bereits in Sicht: „Mit OPC UA eta­bliert sich im Zuge von Industrie 4.0 ein Standard, der das Zeug dazu hat, diese Probleme zu überwinden. Er ermöglicht einen betriebssystemübergreifenden Datenaustausch zwischen Produkten unterschiedlicher Hersteller“, so E. Guerra.

Wie sieht aber die konkrete Umsetzung aus? Wie muss die Steuereinheit, die PLC oder der IPC ausgelegt sein? Welche Schnittstellen sind gefordert? Welche Protokolle müssen unterstützt werden?
„Eine SPS oder einen IPC so zu konstruieren, dass er kompatibel zu allen am Markt verfügbaren Bussystemen ist, dürfte nahezu unmöglich sein“, sagt der International Sales Manager. Grund zur Hoffnung gibt aus seiner Sicht die Feldbusstudie von HMS Industrial Networks. In der Anfang dieses Jahres erschienenen Version lag erstmals die ­Anzahl der weltweit i­nstallierten Industrial-Ethernet-Knoten höher, als die der Feldbussysteme. „Man darf aber dennoch nicht außer Acht ­lassen, dass die Steuerungen nicht nur in neuen Maschinen, sondern auch in Retrofit-Anlagen eingesetzt werden“, sagt er weiter.

Einsatz von offenen und standardisierten Technologien

Asem setzt seit jeher in seinen Produkten bewusst auf offene und standardisierte Technologien. Aus der IT-Branche kommend und zum Anbieter von Automatisierungslösungen weiterentwickelt, weiß der italienische Hersteller um die Vorteile eines offenen Automatisierungsansatzes und die Nachteile proprietärer Lösungen. „Wir haben unseren offenen Ansatz konsequent bei­behalten und weiterentwickelt. Dies spiegelt sich auch in ­unseren Produk­­ten wider“, sagt E. Guerra. Das Asem-Produktportfolio umfasst vielfach erweiterbare Box- und Panel-PC mit bis zu sechs unabhängigen Ethernet-Ports, zusätzlich konfigurierbaren seriellen oder USB-Schnittstellen sowie „PCIe“- oder PCI-Slots zur Anbindung weiterer Karten. Darüber hinaus sind die IPC über Erweiterungskarten, basierend auf „NetCore-X“-Technologie, an Feldbussysteme anbindbar.


Asem bietet rund um seine Digital Automation Technology Panel-PC in verschiedenen Größen und Ausführungen an

Asem bietet rund um seine Digital Automation Technology Panel-PC in verschiedenen Größen und Ausführungen an 


Mit der Integration von OPC UA in die bestehende Visualisierungs- und Steuerungssoftware wurde ebenso auf der Softwareseite der nächste Schritt getan, um dem Kunden ein Optimum an Funktionalität und Konnektivität bezüglich der vernetzten Fabrik zu bieten.

Mit dem Release von Uniqo, der neuesten Softwareentwicklung, geht Asem nun noch einen Schritt weiter. „Neben der Implementierung von OPC UA bilden wir als erstes Unternehmen alle Funktionalitäten eines HMI im OPC-UA-Informationsmodell ab“, gibt er an. „Damit wird nicht nur eine Kompa­tibilität zu allen Automatisierungsgeräten erreicht, auch Gateway-Funktionalitäten zwischen proprietären Kommunika­tionstreibern und OPC UA, M2M-Kommunikation und IIoT können so mit dem HMI oder anderen Geräten, auf denen Uniqo läuft, umgesetzt werden.“ Als weitere Vorteile, die sich durch die Entscheidung für OPC UA und das Informationsmodell ergeben, nennt er: „Jede Funktion der Visualisierung, das heißt jede Rezeptur, jeder Datenlogger oder Alarm, etc. korrespondiert mit einem Objekt, das zu jeder Zeit erreichbar ist und mit OPC-UA-Clients abgerufen werden kann – sowohl vom eigenen Programm als auch von externen Geräten, Software oder Methoden unter Berücksichtigung der dem Projekt zugrunde ­liegenden Sicherheitseinstellungen. Dies ermöglicht komplett neue Funktionen für die Visualisierungssoftware. So lassen sich beispielsweise Änderungen zur Laufzeit vornehmen, ohne auf das eigentliche Projekt oder Projektierungstool ­angewiesen zu sein oder einen objektorientierten Ansatz zu verfolgen.

„Unabhängig von einer spezi­fischen Hardwareplattform und unabhängig vom Betriebssystem kann Uniqo auf all unseren Geräten ohne Funktionseinschränkung eingesetzt werden. Das fängt beim kleinsten HMI mit Linux-Betriebssystem an, reicht über die Einstiegsserie BM100 mit kraftvoller Atom-x7-E3950-CPU auf ultrakompaktem Raum und endet beim größten IPC mit Windows 10 und leistungsstarkem Core-i7“, sagt E. Guerra. Weiter verweist er darauf, dass Uniqo zukünftig auch auf mobilen Betriebssystemen, wie Android und iOS, verfügbar sein wird. „Der Kunde kann damit aus unserem umfangreichen Portfolio die für ihn passende Lösung auswählen.“


Auch die Industrie-PC der BM-Familie gibt es in vielfältigen Abstufungen

Auch die Industrie-PC der BM-Familie gibt es in vielfältigen Abstufungen


R&D und Fertigung in Italien vereint

Asem verfügt an seinem Hauptsitz in Artegna über eine eigene Entwicklung und Fertigung. Hier werden das Design und die Produktion der Geräte optimal auf die Kundenbedürfnisse angepasst. „Damit beherrschen wir als eines der wenigen Unternehmen in Europa den kompletten Herstellungs- und De­signprozess – vom Design der Motherboards über die mechanischen Komponenten bis hin zum Bios, der Anwendungssoftware und kundenspezifischen Softwareimages“, stellt der Sales Manager heraus. Bei der Konstruktion der Geräte legt das Unternehmen großen Wert auf hohe Zuverlässigkeit bei guter Qualität, Ergonomie und Verfügbarkeit. Das spiegelt sich im Konzept des All-in-one-Mainboards wider, bei dem alle Module des IPC, zum Beispiel CPU, Ram oder Massenspeicher, auf einem Board untergebracht werden. „Lediglich die Spannungsversorgung ist als separates Board isoliert ausgeführt, damit im Servicefall nur eins der Boards getauscht werden muss. Sie ist optional mit einer Mikro-USV erweiterbar. Die Stör- und Fehleranfälligkeit wird durch Verzicht auf unnötige Steckverbindungen und Kabel verringert“, erklärt der Experte.

Insgesamt wird mit den IPC auf Basis eines breiten CPU-Spek­trums ein großer Leistungsbereich abgedeckt. Dies fängt beim ARM-Prozessor für die Einsteigerserie an und reicht bis hin zum Core-i-Prozessor der neuesten Genera­tion. Dabei erstrecken sich die Einsatzbereiche über viele Branchen und so können die Geräte unter anderem als einfache Steuerung, Scada-System oder im Bereich der Bild­erfassung genutzt werden. „Unsere IPC kommen ohne Lüfter aus. Als eines der ersten Unternehmen ist es Asem aufgrund einer innova­tiven Kühllösung möglich, Core-i7-Prozessoren der 45-W-Klasse lüfterlos bei einer Betriebstemperatur bis 50 °C einzusetzen. Mit Spezial­anfertigungen der Gerätefronten und -gehäuse können unsere Kunden ihren eigenen Ideen Ausdruck verleihen. Mit dem Know-how aus langjähriger Entwicklungserfahrung im Hardware- und Softwarebereich entstehen dabei optimal aufeinander abgestimmte Geräte für die vernetzte Fabrik“, sagt E. Guerra.

Datenschutz im Fokus

Zu den zahlreichen Herausforderungen, die die Experten rund um das Thema vernetzte Fabrik ausgemacht haben, zählen auch der Schutz und die Verfügbarkeit der Maschine sowie der Schutz der Daten. „Mittels Fernwartung werden Anwender in die Lage versetzt, die Verfügbarkeit und die Produktivität ihrer Maschinen weltweit zu steigern. Mit kurzen Reaktionszeiten kann ein Serviceeinsatz schnell, kostengünstig und ressourcenschonend durchgeführt werden. Hoch qualifizierte, spezialisierte Fachkräfte werden nicht unnötig gebunden, lange An- und Abreisezeiten entfallen und die Kosten durch ­einen eventuellen Produktionsausfall halten sich in Grenzen“, gibt E. Guerra an.
Neben den Vorteilen bringt die zunehmende Vernetzung aber auch Bedrohungen und Gefahren mit sich. „Immer mehr Maschinen und Anlagen werden ins Internet gebracht. Nicht erst seit den großen Cyberattacken durch Ransomware sind Industrieanlagen im Fadenkreuz von Cyberkriminellen. Laut Bitkom ist in den vergangenen zwei Jahren in Deutschland jedes zweite Unternehmen Opfer von Wirtschaftsspionage, Datendiebstahl oder Sabotage geworden. Bei einem entstandenen Schaden in Höhe von ca. 55 Mrd. € pro Jahr entfällt nur ein Teil auf den Bereich Cyberkriminalität. Dennoch lässt er erahnen, wie immens wichtig das Thema Sicherheit ist“, verdeutlicht der Experte.


Der Tragarm-PC VK3200 mit 21,5-Zoll-Bildschirmdiago­nale: Das lüfterlose System verfügt über ein rundum IP65-geschützes Gehäuse aus gegossenem Aluminium und integriert wahlweise Intel-Core-i3-, -i5-, -i7-Prozessoren

Der Tragarm-PC VK3200 mit 21,5-Zoll-Bildschirmdiago­nale: Das lüfterlose System verfügt über ein rundum IP65-geschützes Gehäuse aus gegossenem Aluminium und integriert wahlweise Intel-Core-i3-, -i5-, -i7-Prozessoren


Security-Lösung im Portfolio

Im Zusammenhang mit dem Thema Security verweist er auf Ubiquity. Dabei handelt es sich um eine ­sichere Lösung zur Fernwartung, bei der alle Komponenten einzeln überprüft, getestet und nach
IEC 62443-3 zertifiziert wurden.

„Aus zahlreichen Gesprächen mit Kunden, die den Wunsch nach einer komfortablen, aber dennoch sicheren Lösung äußerten, entstand die Idee einer Software, die die Kunden nicht nur während der Phasen der Installation und Inbetriebnahme unterstützt, sondern auch im Bereich des After-Sales“, nennt E. Guerra die Hintergründe der Entwicklung. Die eigens von Asem entwickelte Softwareplattform Ubiquity unterstützt die Kunden bei Pflege, Wartung und Änderungen am Maschinen- oder Anlagenpark genauso wie bei der Fehlersuche, einem Training oder einer Installation. „Mit Ubiquity eröffnen sich Kunden darüber hinaus neue Möglichkeiten, den Maschinen- und Anlagenbetreibern zusätzliche Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise können sie zusätzliche Wertschöpfung im After-Sales-Bereich in ihren Unternehmen generieren.“

Dass Cybersecurity eines der größten Themen ist, die mit Indus­trie 4.0 einhergehen, hat Asem frühzeitig erkannt und stattet alle Produkte, die mit einem Windows-Betriebssystem ausgestattet sind, bereits ab Werk mit der Runtime seiner Fernwartungslösung Ubiquity aus. „Der Kunde benötigt nur noch eine Domain – quasi seinen Kun­den­account. Die Domain wird einmalig erworben und kommt ohne weitere Folgekosten aus. Das heißt, der Kunde entscheidet, wie viele Geräte und Nutzer angelegt werden. Es gibt keine Pakete oder Grenzen, die die Anzahl der Geräte, der Nutzer oder des Traffics einschränken bzw. die zusätzlich erworben werden müssen“, nennt er die Strategie. Zudem kann mit der App „Mobile Ubiquity VPN“ vom Tab­let oder Smartphone eine VPN-Verbindung zur jeweiligen Maschine hergestellt werden. „Durch den Einsatz moderner Kryptografie-Verfahren wird sichergestellt, dass die Daten nicht mitgelesen oder entschlüsselt werden können. In Zusammenarbeit mit einem externen Anbieter haben wir unterschiedliche Angriffsmethoden getestet, die für Ubiquity erfolgreich waren. Die Angriffe liefen ins Leere“, berichtet E. Guerra.  


Die Router der Ubiquity-Familie dienen der Fernwartung und sind unter anderem mit einem 1-GHz-ARM-Cortex-A8-Prozessor und einem Edelstahl-Gehäuse (Book Mount) für die DIN-Schienen- oder Wandmontage erhältlich

Die Router der Ubiquity-Familie dienen der Fernwartung und sind unter anderem mit einem 1-GHz-ARM-Cortex-A8-Prozessor und einem Edelstahl-Gehäuse (Book Mount) für die DIN-Schienen- oder Wandmontage erhältlich


Fazit

Mit seinem breiten Produktspek­trum rund um IPC, einer Strategie, die auf Flexibilität und Offenheit setzt, sowie den zusätzlichen Lösungen, wie Fernwartung inklusive Security, bietet Asem Lösungen für die smarte Fabrik. Die genannten sowie weitere Produkte und Lösungen stellen die Italiener auf der SPS IPC Drives in Nürnberg aus. Hier können sich Interessenten von den Vorteilen live überzeugen.

www.asem.it

20 Jahre openautomation

Die Grundidee bleibt, die Dimensionen wachsen

„Eine Branche im Umbruch: Anwender fordern in aller Deutlichkeit kostensenkende, flexible und offene Automatisierungslösungen sowie Durchgängigkeit vom Sensor bis zum Management“ – dieser Grundanspruch hat sich über die letzten 20 Jahre nicht geändert, aber die Dimensionen, die neue Technologien mit sich bringen, lassen die Industrie 4.0 Wirklichkeit werden. Immer im Mittelpunkt dabei: Daten – das viel gepriesene Öl des 21. Jahrhunderts. Die Grundidee der vertikalen Integration bleibt, nur das Wording ändert sich heute.

» Weiterlesen ...

Normen

DIN-VDE-Normen einfach online nutzen

Normen aus dem VDE VERLAG

» Mehr Informationen ...

Zum Schmunzeln

Mann beim Bäcker: „Ich hätte gerne vier Brötchen.“
Bäcker: „Wenn Sie nur drei nehmen, gibt es eins umsonst!“
(Mann überlegt, wer hier nun der Vollidiot ist.)
Copyright © VDE VERLAG GMBH, zuletzt aktualisiert am 25.04.2019