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PC & Industrie 5-2018

Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Kommunikation Smarte

Kommunikation Smarte Lösungen für Logistikprozesse und mehr Die Herausforderungen der Industrieunternehmen im Bereich der Digitalisierung sind vielschichtig und das Thema Internet of Things (IoT) in aller Munde. Insbesondere Unternehmen oder Institutionen mit großen Arealen und aufwendigen innerbetrieblichen Logistikprozessen haben oft die Herausforderung ihre Assets oder Gebinde – z. B. Ladungsträger, Behälter, Baumaschinen oder Fahrzeuge – sowohl in Werkshallen oder auf dem Außengelände zu verfolgen. Dabei stoßen viele Unternehmen schnell an die Grenzen der bestehenden IT-Infrastruktur. Firmen-WLANs oder autarke Sensorik mit integrierter SIM-Karte zur Datenübertragung eignen sich aufgrund von Datenschutz themen oder in ländlichen Gebieten mit schlechter Mobilfunkausleuchtung oftmals nicht. Seit Ausgründung der conbee GmbH, hat die m2m Germany deren Smarte IoT Sensorik im Portfolio und der Markt boomt. Oft, wenn eine bestehende IT-Infrastruktur die gewünschte Applikation nicht abbilden kann, liegt die Lösung dieser Herausforderung in dem Einsatz von LPWAN Technologien, die die Lücke zwischen lokalen Wireless- Technologien, wie WLAN und dem Langstrecken-Mobilfunk schließt. Die LoRaWAN-Technologie ermöglicht es Sensorik einzusetzen, die mehrere Jahre batteriebetrieben im Feld einsetzbar ist und über große Distanzen Daten übertragen kann. Dafür hat die Conbee aktive Auto-ID/ RFID Sensorik – sogenannte Smart TAGs – entwickelt. Die TAGs sind mit diverser Sensorik (z. B. Bewegung, Temperatur, Luftfeuchte, Licht, GPS, etc.) bestückt und können für verschiedenste Anwendungsfälle im Bereich des Asset Trackings aber auch der Prozessoptimierung eingesetzt werden. Vom Asset-Tracking auf großen Betriebsgeländen bis hin zu Smart Metering Anwendung in Städten und Kommunen. SmartMakers Mit dem Partner SmartMakers wird das Sensor-Portfolio von conbee ideal ergänzt, denn Smart Makers liefert die passende Konnektivität als auch die benötigte Management- Software. So können den Kunden integrierte Gesamtlösungen angeboten werden – vom Sensor bis zur Datenvisualisierung. Bei der Konnektivität steht zunächst LoRa- WAN im Fokus, da die Verfügbarkeit heute schon gegeben ist. LoRa- WAN ist eine Funktechnologie, die es ermöglicht über das Asset-Tracking hinaus auch weitere Anwendungsbereiche der Unternehmen zu digitalisieren. Denkbar sind hierbei auch Facility Management Szenarien wie das Monitoren von Besprechungsräumen, die Belegungserkennung bei Parkplätzen, das Monitoring von Energieverbräuchen und vieles mehr. End-to-End- Verschlüsselung Sicherheitsbedenken bei der Datenübertragung können entkräftet werden, denn LoRaWAN-Netzwerke sind mit einer doppelten, 128 Bit Endto-End-Verschlüsselung durch den hoch sicheren Advanced Encryption Standard (AES) geschützt. Damit ist der Grad der Verschlüsselung doppelt so hoch wie beim Mobilfunk, der nur mit 64 Bit verschlüsselt ist. Industrie- und Produktionsbetriebe, Gemeinden, Städte oder Energieversorger, die sich offen für LoRA- WAN Lösungen zeigen, können durch die Kooperation der zwei innovativen Unternehmen conbee und SmartMakers auf kompetente und zuverlässige Beratung und Umsetzung ihrer „Smarten Projekte“ setzen – EINE Komplettlösung von ZWEI Partnern. • m2m Germany GmbH www.m2mgermany.de 60 W PoE-Switches versorgen strapazierfähige IP-Kameras mit Strom Moxas neue EDS-P506E-4PoE Serie von bereich, duale Spannungszufuhr sowie -40 bis PoE-Switches bietet bis zu 60 W pro PoE-Port 75 °C Betriebstemperatur und Level-4 EMSfür konvergierte Daten- und Stromübertragung. Störfestigkeit für maximale Betriebszeiten und Die Industrie wird zunehmend smarter und vernetzter, Stromversorgung in rauen Umgebungen. und Städte sowie viele Bereiche der Industrie installieren Videosysteme zur Steigerung Technische Daten der Sicherheit. Da Moxas neue EDS- • 2-Port Gigabit und 4-Port Fast Ethernet mit P506E-4PoE bis zu 60 W pro PoE-Port für PoE+/60-W-Funktionalität konvergierte Daten- und Stromübertragung • 12/24/48 V DC Spannungszufuhr liefern, können sie nahezu jede Art von PTZ- Kamera versorgen. Die Internet-basierte Verwaltung von Powered Devices (PD) ist eine tablen Betrieb und Überwachung von per • Web-basiertes Smart-PoE-Tool für komfor- der interessantesten Funktionen der Switches PoE versorgten PDs und erleichtert die web-basierte Diagnose und • Cybersecurity-Funktionen basierend auf dem Verwaltung von PDs. Das ermöglicht die automatische IEC 62443-Standard Erfassung der Stromklasse von PDs, • 4 kV Überspannungsschutz und -40 to 75 °C ihres Status und von Fehlern für die smarte Betriebstemperatur Diagnose sowie die Ausfallkontrolle, welche • Unterstützt Moxas MXstudio Netzwerkmanagement-Suite für großflächige Installationen Kameras automatisch neu starten kann, wenn das Bild einfriert oder Verzögerungen eintreten. Diese Eigenschaften steigern die Betriebseffizienz • Konform mit IEC 61850 und IEEE 1613 und reduzieren die Arbeit des War- tungspersonals deutlich. Die robusten Switches Geräte ebene entsprechend IEC 62443 und • Moxa unterstützen Sicherheitsfunktionen auf 84 bieten Ausfall-Redundanz im Millisekunden- de.moxa.com PC & Industrie 5/2018

Mit Sercos auf dem Weg zu Industrie 4.0 Kommunikation Sercos International, Anbieter des Sercos Automatisierungsbusses, zeigt während der Hannover Messe verschiedene Live-Demonstratoren, darunter auch den Industrie 4.0 Demonstrator Halle 9, Stand G28 Sercos International e. V. www.sercos.de Prozess- und Gerätedaten können hier auf einheitliche und herstellerübergreifende Weise nicht nur lokal über den Echtzeitbus, sondern auch über OPC-UA für unterschiedliche Anwendungsszenarien zur Verfügung gestellt werden. Damit wird nicht nur der Datenaustausch zwischen Maschinenperipherie und übergeordneten IT Systemen vereinfacht. Auch die Anforderungen von Industrie 4.0 hinsichtlich einer semantischen Interoperabilität werden unterstützt. Da Sercos multiprotokollfähig ist, gibt es verschiedene Realisierungsoptionen. So kann die OPC- UA-Server-Funktionalität in eine Maschinensteuerung integriert werden. Die Steuerung fungiert dann als Gateway, in dem das Mapping auf Sercos Dienste und Daten vorgenommen wird. Mit Sercos III ist es auch möglich, einen OPC-UA- Server direkt in ein Sercos Feldgerät (Antrieb, E/A-Station oder Sensor) zu integrieren. In diesem Falle wird das OPC-Protokoll direkt zu dem jeweiligen Sercos-Slave-Gerät durchgeroutet. Die Gateway-Funktionalität der Steuerung wird somit auf die Funktion eines Ethernet- Switch reduziert. Die Kommunikationsfähigkeit zwischen einem OPC- Client und einem OPC-UA-Server bleibt aufgrund des Sercos Übertragungsverfahrens (kein Tunneln!) auch ohne laufende Sercos Kommunikation erhalten. Das alles wird live am Industrie-4.0-Demonstrator präsentiert. TSN- und Open-Source- Software-Demo Sercos International stellt zudem eine TSN- und Open-Source-Software-Demo aus. Der Sercos-TSN- Demonstrator, entwickelt vom Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart mit Unterstützung von mehreren Industriepartnern, wie zum Beispiel Tenasys, zeigt die Übertragung des Sercos-III- Echtzeitprotokolls über IEEE 802.1 TSN (Time-Sensitive Networks). Er zeigt die Möglichkeiten auf, eine echtzeit- und multiprotokollfähige Netzwerk infrastruktur auf Basis von TSN für die Automatisierungstechnik und darüber hinaus bereitzustellen. Zum Einsatz kommt dabei ein TSN-basierter Sercos III Soft Master mit einer Soft-CNC der Industriellen Steuerungstechnik GmbH (ISG), welcher über TSN-Switche der Firma Hirschmann Automation & Control GmbH mit Sercos-III-Servo antrieben der Firma Bosch Rexroth kommuniziert. Über dieselbe TSN-Netzwerkinfrastruktur werden parallel dazu Videostreams einer Webcam zu einem Remote-Display übertragen, ohne jedoch die Charakteristik und Funktionalität der Sercos-Echtzeit- Kommunikation zu beeinträchtigen. Proof of Concept Der Demonstrator stellt einen Proof of Concept dar, mit dem die native Echtzeitfähigkeit von Sercos innerhalb eines TSN-Netzwerks exemplarisch dargestellt wird. Die Sercos- SoftMaster-Demo punktet mit einer offenen Kommunikationsanbindung „nach oben“ und „nach unten“. Die Open Source Software, die in Kooperation mit Bosch Rexroth entwickelt wurde, basiert auf dem Sercos III SoftMaster Core. Dank des Sercos III SoftMaster kann auf einen spezifischen Sercos-III-Masterbaustein in Form eines FPGAs oder ASICs verzichtet werden. Stattdessen kommt ein Standard-Ethernet- Controller zum Einsatz und die Sercos-III-Hardware-Funktionen werden in einer host-basierten Treibersoftware emuliert. Mit diesem Implementierungsansatz wird für eine große Zahl an Applikationen ein ausreichendes Echtzeitverhalten sichergestellt. Maschinenbauer und Steuerungshersteller können mit dem Sercos SoftMaster, gegenüber der bisher eingesetzten Lösung mit dem hardware-basierten Sercos Master, nun einen Industrie-PC ohne spezielle Feldbus-Hardware und ohne PCI- Slots zur Steuerung der Maschine verwenden. Durch den Einsatz des Sercos SoftMaster in Verbindung mit dem leistungsfähigem Intel I210 wird die CPU-Last bei gleichzeitiger Einsparung von Kosten und Bauraum deutlich reduziert. Mit der Bereitstellung einer Sercos III SoftMaster-Implementierung als Open Source wird es für Hersteller sehr viel einfacher, einen Sercos III Master zu entwickeln und gleichzeitig an zukünftigen Verbesserungen und Erweiterungen der Software zu partizipieren. Steuerungssysteme können damit künftig einfacher, kompakter und günstiger gestaltet werden. ◄ PC & Industrie 5/2018 85