Alternative zur traditionellen Feldbuslösung

Kontron bietet Embedded-Cloud-Server mit optionaler TSN-Karte

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Kontron hat einen Embedded-Server vorgestellt, der die Basis des Embedded-Cloud-Konzepts des Unternehmens darstellt. Die funktionsfähigen, skalierbaren Systeme dienen als Evaluations-Plattformen für künftige Projekte. Als speziell für die Embedded-Cloud angepasste Embedded-Server werden zuerst ein Cube mit Single-Socket-Intel-Xeon-Prozessor als Funktionsmuster und Beispiel für eine kompakte und kostenoptimierte Bauform im IT/OT-Umfeld zur Verfügung stehen. Die Geräte sind optional mit einer neu entwickelten TSN-Karte ausgestattet.

Inhaltsverzeichnis

1. TSN-Netzwerkkarte für Echtzeitanwendungen
2. Integration in Microsoft-Azure-Cloud
3. TSN und Embedded-Cloud-Komponenten

Außerdem werden skalierbare COM-Express-Type-7-Module mit Intel-Xeon- und Intel-Atom-Server-Class-Prozessoren mit einem Carrierboard in einem 4U-Industriechassis als weitere Basis für industrielle Embedded-Cloud-Server vorgestellt. Das Unternehmen plant, solche Systeme im Laufe des Jahres als Standardprodukte in das Portfolio aufzunehmen.

Bei den vorgestellten Evaluations-Plattformen für Embedded-Server werden im Einzelnen folgende Modelle verfügbar sein:

  • Beim Cube handelt es sich um eine Evaluation-Plattform in kompakter Bauform für den Einsatz im IT-Umfeld. Der Cube umfasst einen Single-Socket-Intel-Xeon-Prozessor und verfügt über erweiterte Speicher-Funktionen. Das System war auch Bestandteil einer TSN/OPC-UA-Live-Demo während der SPS IPC Drives in Nürnberg.
  • Der 4U-Embedded-Server bietet skalierbare Performance durch COM-Express-Type-7-Module mit Intel-Xeon- und Intel-Atom-Server-Class-Prozessoren für Industrieanwendungen. Dank ihrer Erweiterungsmöglichkeiten mit 7 PCIe-Slots sind sie prädestiniert als Basis für Server mit Analytics-, Artificial-Intelligence- oder
    Machine-Learning-Aufgaben. Für hohen Datendurchsatz sorgen zwei bzw. vier 10-Gigabit-Ethernet-Interfaces.

Die beiden vorgestellten Evaluations-Plattformen sind komplementär zu dem Standardprodukt Kontron HPW410, das Einsatz im industriellen Umfeld findet als High-Performance-Workstation/Embedded-Server. Der HPW410-Server umfasst einen Dual-Socket-Intel-Xeon-Processor und 6 PCIe-Slots. Mit GPGPU-Einsteckkarten eignet sich das System besonders für Analytics-Aufgaben, Artificial-Intelligence- und Machine-Learning-Einsätze sowie für Embedded-Vision-Anwendungen.

TSN-Netzwerkkarte für Echtzeitanwendungen

Darüber hinaus hat Kontron die erste Version einer Standardnetzwerkkarte (NIC) vorgestellt, die Time-Sensitive Networking (TSN) ermöglicht. Die als Evaluations-Unit verfügbare Karte war Teil einer Live-Demo. Die Spezifikationen von TSN sorgen dafür, dass Datenpakete garantiert zeitgerecht und hoch verfügbar zugestellt werden. Im industriellen Umfeld kann konvergentes, Ethernet-basiertes TSN mit garantierter Latenz und Quality of Service (QoS) mit Zeitsynchronisation proprietäre Feldbussysteme beispielsweise bei der Maschinensteuerung in der Fertigung ersetzen und gleichzeitig nahtlos bis in die IT-Ebene kommunizieren. Damit wird echtes IIoT bzw. Industrie 4.0 basierend auf Ethernet-Protocol-Standards möglich. Mit der Standard-PCI-Express-Netzwerkkarte PCIE-0200-TSN und Kontron PCIE-0400-TSN einschließlich der dazugehörigen Netzwerk- und Switch-Treiber für Linux können Industriecomputer mit einem redundanten Ring-, Linien- oder sternförmigen TSN-Netzwerk verbunden werden. Die Kontron-Box-PCs, -19-Zoll-Server und Workstations der KBox-C-Serie, ZINC19 und HPW-Produktfamilien lassen sich damit für TSN erweitern.

Die TSN-Netzwerkkarte umfasst einen integrierten Switch für redundante Netzwerke mit zwei (PCIE-0200-TSN) oder vier Gigabit-Ethernet-Ports (PCIE-0400-TSN). Sie erfüllt alle Spezifikationen gemäß IEEE 802.1 wie Timing und Synchronisation, Traffic Scheduling, Frame Preemption, Stream Reserveration Protocol und weitere ggf. per Update. Auch die TSN-Netzwerkkarte ist insbesondere für raue Industrieumgebungen geeignet und kann im industriellen Temperaturbereich von -40 bis +85 °C eingesetzt werden. Für OEM-Kunden bietet das Unternehmen eine Private-Labelling-Version der Karte an, die inklusive Softwareservices erhältlich ist, damit OEM-Kunden ihr Portfolio um Produkte mit TSN-Anbindung erweitern können. Die TSN-Netzwerkkarte ist als Evaluations-Unit verfügbar.

Integration in Microsoft-Azure-Cloud

Zur Ergänzung seines umfangreichen Portfolios an Embedded-Systemen wird das Unternehmen im Rahmen der Embedded-Cloud neben den Embedded-Servern auch skalierbare Fog-Computer und
Edge-Gateways anbieten. Sensible Daten können über Microsoft Azure IoT Edge in der Embedded Cloud bearbeitet, gefiltert und für Analytics und Artificial Intelligence lokal genutzt werden. Ausgewählte, gefilterte Daten können für die Langzeitspeicherung und Auswertung großer Datenmengen etwa für Business-Intelligence- und andere Analytics-Aufgaben in die Microsoft Azure Cloud ausgelagert werden.

TSN und Embedded-Cloud-Komponenten

Mittels einer Demo zeigt das Unternehmen zur SPS IPC Drives in Nürnberg, wie eine OPC-UA-TSN-Publisher/Subscriber-basierte Kommunikation und Synchronisation möglich ist. Dabei steuerte ein Box-PC drei unabhängige Motoren via TSN an, die auch bei hoher Netzwerklast zeitsynchron liefen. Der KBox-C-102-Industriecomputer übernahm die zentrale Steuerung der Motoren über die TSN-Karte sowie TSN-Switches und kommunizierte auf der anderen Seite mit einem übergeordneten Server, der für die Verwaltungsfunktionen zuständig ist, per standardisiertem OPC-UA-Protokoll. Diese On-Premise-Implementierung kann auch in die Public Cloud verschoben oder als Hybridlösung entwickelt werden, in der zeitkritische Aufgaben On-Premise erfolgen und Datenanalysen in der Cloud ablaufen. ge

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