Sicherer IoT-Maschinenzugriff

Helmholz bietet Industrie 4.0 für den Maschinenbau

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Mit der Version 2 des myREX24-Portals bietet Helmholz in Großenseebach eine Cloud-Lösung, die in ihrer Funktionalität weit über die konventionelle Fernwartung hinausgeht. Automatisierungs-Profis suchen nicht die große Auswahl, in der Praxis zählt eine geeignete Lösung. Der Anspruch des Unternehmens besteht deshalb darin, eine perfekte Lösung für jede Automatisierungsaufgabe zu bieten; eine Lösung, die marktgerechte Hard- und Software für die unkomplizierte Inbetriebnahme und den sicheren Betrieb bietet.

Andreas Gees, stv. Chefredakteur elektro AUTOMATION

Industrie 4.0 ist auch für viele Helmholz-Kunden ein aktuelles Thema. Das Unternehmen, das historisch aus der Fernwartung bzw. aus der Industrieelektronik für die Automatisierung kommt, verfügt über umfangreiche Erfahrung auf dem Gebiet der industriellen Kommunikation. Die Kunden benötigten schon in der Vergangenheit Lösungen für die Fernwartung ihrer Anlagen beim Endkunden. Das hat mit Analogmodems begonnen und reichte über ISDN und GSM zu DSL; heute bietet das Unternehmen Internet-Fernwartung auf der Basis von Router-Technologie.

Cloud und Router

Helmholz hat mit der REX 100- bzw. REX 300-Serie verschiedene Router für die Ethernet-Kommunikation entwickelt, die die speziellen Anforderungen des Maschinenbauers erfüllen. Die Geräte bauen Verbindungen über eine VPN-Verschlüsselung auf und sorgen so für eine hohe Sicherheit bei der Datenübertragung. Ziel des Unternehmens ist es, dem Maschinenbauer Lösungen anzubieten, die einfach einzurichten und zu nutzen sind. Die klassische Fernwartungslösung, mit der das Unternehmen 2009 gestartet ist, basiert auf der ersten Version des Portals myREX24 für die reine Fernwartung. Mit der Version 2 steht nun eine Cloud-Lösung zur Verfügung, die weit über die Fernwartung hinausgeht.

Mit myREX24 V2 ist es nun möglich, Werte aus den SPSen zu lesen und Alarme auszulösen, Daten zu sammeln, zu protokollieren und zu visualisieren, und das alles in einer Cloud-Umgebung. Über WEB2go und jedes HTML5-fähige Mobile-Device lässt sich auf Daten und den Prozess zugreifen. „Das ist eine deutliche Ergänzung unseres bisherigen Basisangebots“, erklärt dazu Carsten Bokholt, Geschäftsführer von Helmholz: „Da die meisten Kunden noch immer über die Fernwartung zu uns kommen, stellen die Industrie-4.0-Funktionalitäten nun ein passendes Add on dar „, ergänzt er. Viele Lösungen am Markt unterstützen Industrie-4.0-Konzepte, bieten jedoch keine Fernwartung. Sie basieren darauf, möglichst umfangreich Daten zu sammeln, um sie dann auswerten zu können. Anders als Helmholz haben diese Unternehmen jedoch meist keine Erfahrungen bei der Anbindung der Automatisierungs-Komponenten an den Prozess und den zugehörigen SPS-Engineering-Tools.

Router als Edge-Gateways

Das Edge-Computing basiert auf dem Konzept, Daten über den Router einer Maschine direkt in die Cloud zu senden. Der Router ist ein typisches Edge-Device, das eine VPN-Verbindung herstellen kann. „Mit dieser Technologie sind wir bei unseren Kunden sehr erfolgreich“, erläutert der Geschäftsführer: „Der kleine und mittelständische Maschinenbau, aber auch Anwender in Energie und Umwelt sowie Spezialisten für Infrastruktur oder Gebäudeautomation wünschen sich unkomplizierte Lösungen.“ Während der Nutzen der Fernwartung unbestritten ist, müssen sich bei vielen Industrie-4.0-Ansätzen die Geschäftsmodelle erst noch herauskristallisieren.

Eine der Möglichkeiten, mit den gewonnen Daten einen Zusatznutzen zu schaffen, besteht in der Optimierung der Anlagenwartung. Predictive Maintenance sichert die Verfügbarkeit einer Anlage und garantiert eine störungsfreie Produktion. Der Maschinenbauer hat die Möglichkeit, die dafür erforderlichen Daten zu sammeln, zu analysieren und über die Optimierung seiner Anlagen einen Mehrwert für die Endkunden zu generieren. Erkenntnisse, die sich über die Zeit in der Praxis ergeben, können so in die Weiterentwicklung der Maschinen einfließen. Welche Daten der Maschinenbauer letztendlich sammelt, basiert auf seinen eigenen Erfahrungen und seinen Anforderungen. „In aller Regel wissen die Konstrukteure sehr genau, welche Daten für sie relevant sind und wie sie ausgewertet werden müssen“, sagt Carsten Bokholt.

Ob die Daten über ein Edge-Gateway oder aus der SPS in die Cloud geliefert werden, hängt von der Applikation ab. Um beispielsweise einen Antrieb zu optimieren, können die Informationen mehrerer Temperatur- und Vibrationssensoren aus der Cloud genutzt werden. Diese Daten sind für den Steuerungsprogrammierer aber erst dann relevant, wenn er Predictive Maintenance in sein SPS-Programm implementieren muss. Sensoren bieten viele Informationen, die nicht immer prozessrelevant sind. Die gewonnen Daten lassen sich aber zu einem späteren Zeitpunkt nutzen. „Die Herausforderung beim Edge-Computing besteht vor allem darin, die große Zahl der Steuerungsprotokolle zu unterstützen. Zukünftige Standards, wie z.B. OPC UA oder MQTT sind auf Sensor- und SPS-Ebene noch nicht verbreitet“, kommentiert der Geschäftsführer: „Sowohl OPC UA als auch MQTT eignen sich prinzipiell als Daten-Schnittstelle. Während MQTT dem klassischen Subscriber-Modell entspricht, beruht OPC UA auf dem Client-Server-Prinzip.“

OPC ist der Standard für Industrie 4.0

„OPC UA ist einer der künftigen Standards für Industrie 4.0“, prognostiziert Carsten Bokholt: „Deshalb werden wir OPC in unser IO-System sowie in die Gateways und Router implementieren.“ Der Geschäftsführer-Technik ergänzt: „TSN zielt als Echtzeitstandard auf die Ebene der automatisierungstauglichen Ethernet-Vernetzung. Während beispielsweise Ethercat und Profinet die Echtzeitfähigkeit bisher herstellerspezifisch lösen, soll TSN ein Standard aus der IEEE heraus werden.“ Auch bei Helmholz sieht man die Notwendigkeit, Switche und Router mit TSN auszustatten. Die Kombination von OPC UA und TSN als einen Ersatz für die Vielzahl der Feldbusse und Protokolle zu nutzen, hält Carsten Bokholt jedoch für unrealistisch: „Der Wunsch der Anwender nach einer einheitlichen Lösung ist zwar verständlich, diese Lösung wird jedoch nicht alle Anforderungen abdecken können.“ Bestehende Systeme bieten in der Regel Vor- und Nachteile, was ihre Existenz auch zukünftig sichert.

Cloud Lösungen einfach gemacht

Die Helmholz-Cloud myREX24 V2 läuft zum einen als Public Portal, auf dem der Kunde zum Einstieg 50 Geräte kostenlos betreiben kann. Mit zunehmender Zahl von Endgeräten und weiteren Funktionalitäten werden jährliche Gebühren fällig. Power-User können die Software auch erwerben und die Cloud-Lösung im eignen Rechenzentrum oder bei einem Hoster betreiben und so sicherstellen, dass die Informationen in der Hand des eigenen Unternehmens bleiben.

Die Auswertung der im myREX24-V2-Portal gesammelten Daten erfolgt beispielsweise über Excel- oder PDF-Dateien oder durch einen direkten Zugriff auf die SQL-Datenbank. Mit einem UMTS- oder LTE-Router bekommt der Maschinenbauer auch einen direkten Zugriff auf seine Anlagen, ohne am Netzwerk des Endkunden angeschlossen zu sein.

Industrie 4.0 setzt Security voraus

Die REX Router nutzen vielfältige Security-Maßnahmen, um die Kommunikation und Datensammlung sicher zu gestalten. Der offene und bewährte Standard openVPN wird zur Sicherung der Übertragung verwendet und Methoden wie Zwei-Faktor-Authentifizierung und ein umfangreiches Benutzermanagemend sichern vor unerlaubten Zugriffen auf die Router und die Daten. Aktuelle und kommende Sicherheitsstandards, wie IEC 62443 werden von Helmholz ebenfalls berücksichtigt.

Da viele Endkunden ebenfalls aus ihrem Netzwerk heraus auf das Maschinennetzwerk zugreifen möchten, bietet Helmholz mit WALL IE eine kompakte Maschinen-Firewall an. Der Anwender kann damit seine Maschine gegenüber dem Produktionsnetz abgrenzen. WALL IE ist nicht nur kompakt, es organisiert auch die IP-Adressen, bietet NAT sowie alle wichtigen Filter- und Firewall-Funktionen. ge

Das Unternehmen bietet ein Info-Tutorial für die I WALL IE auf YouTube an:

http://hier.pro/bJl6g



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