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IIoT-Lösungen mit der Data Collection Box und PLCnext

Gesamtlösung zur Datenerfassung aus dem Baukasten
Phoenix Contact bietet Lösung für IIoT

Das Internet of Things – kurz IoT – bildet die Voraussetzung, um durch Nutzung von Produktionsdaten einen Mehrwert in der Fertigung zu generieren. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass Unternehmen erst dann in die Vernetzung ihrer Produktion investieren, wenn sie konkrete Herausforderungen lösen müssen. Aufgrund des umfassenden Leistungsspektrums sowie der langjährigen Erfahrungen in der Automatisierung bietet sich Phoenix Contact dabei als idealer Partner.

Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Leitzke, System Management Automotive, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

Sind die Fertigungsdaten zugänglich, wird ein Prozess gestartet, in dessen Rahmen die gesammelten Daten in verschiedenen Systemen und Anwendungen der Operational Technology (OT) und Information Technology (IT) auf unterschiedliche Weise verwendet werden. Damit dieser Zustand erreicht wird, muss dem Anwender ein offenes IIoT-System (Industrial Internet of Things) zur Verfügung stehen, das sich kontinuierlich um neue Daten, Schnittstellen und Funktionen erweitern lässt. Die Hardwareplattform, die maßgeblich für die Leistungsfähigkeit des Systems verantwortlich ist, sollte einfach ausgetauscht werden können, sodass das IIoT-System auch zukünftig alle Herausforderungen meistern kann. Dazu bietet Phoenix Contact eine skalierbare, offene IIoT-Lösung, bei der die Anforderungen des Anwenders in den Mittelpunkt rücken. Komponenten, Systeme und Lösungen des Blomberger Unternehmens haben sich bereits seit Jahrzehnten in sämtlichen Bereichen der Automatisierung etabliert und zeichnen sich auf der OT-Ebene durch Sicherheitsstandards aus, wie sie sonst lediglich auf der IT-Ebene zu finden sind.

Geringer Installationsaufwand

Das IIoT fungiert als Brücke zwischen den Technologieebenen der IT und OT, die durch verschiedene Anforderungen und Schnittstellen gekennzeichnet sind. Die Herausforderung für eine IIoT-Lösung besteht darin, ein breites Spektrum dieser Anforderungen abzudecken. In den meisten Applikationen kann das ein einzelnes System nicht leisten, sondern es muss mit anderen IoT-Systemen interagieren können. Dabei ist es wichtig, auf offene, etablierte Standards zu setzen, sodass sich zukünftige Technologien in heutige Systeme einbinden lassen. Genau für diesen Anwendungsfall stellt Phoenix Contact fertige industrietaugliche Lösungen bereit.

Zu diesen Lösungen gehört die Data Collection Box. Sie kann Daten von einer beliebigen Sensorik sowie unterschiedlichen Bussystemen in der OT-Ebene aufnehmen und weiteren Systemen zugänglich machen. Das Herzstück der Box bildet die PLCnext Technology, die es ermöglicht, einerseits Daten in Echtzeit zu erfassen und andererseits komplexe Rechenoperationen auf einem Gerät abzuarbeiten. Für die Anbindung der verschiedenen Sensorik sorgt das Axioline-Bussystem. Das stellt wiederum eine hohe Flexibilität im Hinblick auf zukünftige Erweiterungen in der Datenaufnahme sicher. Die Grundidee ist, dem Anwender eine individuelle Plug-and-Play-Lösung anzubieten, die sich durch einen geringen Installationsaufwand auszeichnet. Bei der nachfolgenden Inbetriebnahme müssen dann nur die relevanten Einstellungen und Handgriffe vorgenommen werden.

Kopplung mit weiteren IoT-Systemen

Auf Basis der PLCnext Technology hat Phoenix Contact eine Software entwickelt, mit der sich der Anwender seine eigene IoT-Lösung konfigurieren kann. Das IIoT-Framework, das sich auf der PLCnext-Steuerung befindet, lässt sich über den integrierten Webbrowser einstellen. Auf diese Weise können die Anwender ohne Programmierkenntnisse eine industriespezifische, individuelle IoT-Lösung gemäß ihren Wünschen erstellen. Dabei steht der Gedanke „Parametrieren statt Programmieren“ im Vordergrund. Die Daten lassen sich sowohl deterministisch ebenso wie in Echtzeit erfassen. Dabei werden sie mit einem auf die Millisekunde genauen Zeitstempel versehen und danach in den unterschiedlichen Datenbanklösungen archiviert sowie durch andere Systeme weiterverarbeitet. Insbesondere der Determinismus der Steuerung unterstützt bei der Aufnahme von exakten Zeitreihendaten, wohingegen sich ein Standard-Linux-System als ungenau erweist.

Die Kombination der möglichen Schnittstellen zeigt sich gerade bei IoT-Applikationen als fast grenzenlos. Dies kann ein einzelnes System nicht immer leisten. Deshalb ist es umso wichtiger, dass es sich einfach mit weiteren IoT-Systemen koppeln lässt. Als bekannteste Lösung in diesem Zusammenhang sei das Entwicklungstool Node-RED genannt. In einem solchen Anwendungsfall würde Node-RED als Docker-Container neben dem PLCnext-System auf demselben Gerät laufen. Dem Anwender bleibt es überlassen, welche Aufgabe er in welchem System erledigen möchte. Aufgrund der grafischen Programmierung und der großen Open-Source-Community kann die Lösung auch von nicht technisch versierten Personen erweitert werden. Docker stellt eine Möglichkeit zur Virtualisierung von Softwarekomponenten dar, die plattformunabhängig laufen können. Jede Komponente kann in einem Container ausgeführt werden. Der Datenaustausch erfolgt über definierte Schnittstellen. Auf diese Weise lassen sich die Container wie ein Baukasten zusammensetzen, modifizieren oder austauschen.

Risikominimierung bei Cyber-Attacken

Für die komplexeren Aufgaben des Edge-Computings und maschinellen Lernens, die Datenspeicherung, das Ausfallen einer sicheren Pufferung sowie die Bündelung der Daten steht die Secure Edge Box zur Verfügung. Dazu wird ein leistungsfähiger Industrie-PC bereitgestellt, der abgesehen von den Vorteilen eines offenen Linux-Betriebssystems alle Pluspunkte des Ecosystems PLCnext Technology in sich vereint.

Mit der Secure Edge Box lassen sich die Daten von maximal 50 Data Collection Boxen verdichten und über ein zugriffssicheres Gateway – beispielsweise den Security-Router FL mGuard – an eine Datenbank oder ein Cloudsystem weiterleiten. So werden die Daten geschützt und das Risiko von Cyber-Angriffen minimiert sich. Der integrierte Edge-PC aus dem Ecosystem PLCnext Technology verfügt durch seine SSD-Festplatte mit 128 GB Speicher über genügend Platz, um Daten über mehrere Wochen zu archivieren.

Mit dem offenen Ecosystems PLCnext Technology, dem umfassenden Produktportfolios und der hohen Kompetenz im Schaltschrankbau stellt Phoenix Contact komplette (I)IoT-Lösungen zur Verfügung. Von der Datenerfassung und -vorverarbeitung über die -speicherung und -analyse bis zur -visualisierung laufen sämtliche Prozesse auf einem oder mehreren Systemen. Mit Hilfe der Dockertechnik und der Trennung der Softwarekomponenten ergibt sich eine Art Baukastensystem, das je nach Anwenderwunsch eine individuelle Gesamtlösung bildet, die auf den verschiedenen Hardware-Leistungsklassen des Unternehmens basiert. Über den eigenen offene Online-Marktplatz PLCnext Store lassen sich darüber hinaus individualisierte Softwarelösungen als App auf der PLCnext-Hardware installieren. (ge)

www.phoenixcontact.de


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