Anlässlich unseres 100-jährigen Bestehens präsentieren wir – elektrotechnik AUTOMATISIERUNG – die Pioniere der industriellen Automation. In einer exklusiven Berichtserie zeigen wir deren Errungenschaften. Mit den Wegbereitern der Automation lassen wir Technologien und Entwicklungen Revue passieren, betrachten die Gegenwart und wagen einen Blick in die Zukunft!

Cloud-Plattform

Stairway to Heaven: Mit Fünf Stufen in die Cloud

| Autor / Redakteur: Christian Knoop* / Sariana Kunze

Turck Cloud Solutions setzt auf vorkonfigurierte Datenauswertung für industrielle Zwecke, Datensicherheit und einfaches Handling in der Visualisierung.
Turck Cloud Solutions setzt auf vorkonfigurierte Datenauswertung für industrielle Zwecke, Datensicherheit und einfaches Handling in der Visualisierung. (Bild: Turck; ©Stillfx, adam121 – stock.adobe.com)

Mit Turck Cloud Services lassen sich Industrie-4.0-Entwicklungen in fünf Stufen realisieren – inklusive verschlüsselter Datenübertragung, konsistenter Datenhaltung und wahlweise gehostet von Turck oder in einer privaten Cloud.

Daten sind das Öl des 21. Jahrhunderts, das haben viele Unternehmen längst verstanden. Doch wie lassen sich die geförderten Daten zu Geld machen? Eine Frage, auf die große Plattformen wie Facebook, Google und Co. schon seit geraumer Zeit eine Antwort gefunden haben. Die Internetgiganten stellen (kostenlose) Dienstleistungen zur Verfügung, die lediglich mit Daten als Währung „bezahlt“ werden. Ein Modell, das funktioniert. Nun produzieren nicht nur Endverbraucher Daten, sondern auch im Industriealltag entstehen jede Menge Daten, die – richtig ausgewertet – hohen Nutzwert haben können. Doch viele dieser Maschinen- und Anlagendaten versickern heute noch zum Großteil ungenutzt im Boden. Ein Grund dafür könnte unter anderem sein, dass viele Cloud-Lösungen für Privat- und Business-Nutzer bislang kaum die speziellen Anforderungen von Industriekunden in der Automatisierungstechnik mit ihren Diensten abdecken.

Cloud-Plattform mit fünf Stufen

Mit den Turck Cloud Solutions möchte der Automatisierungsspezialist aus Mühlheim an der Ruhr nun diese Lücke schließen. Auf der Hannover Messe 2018 stellte das Unternehmen Turck eine Cloud-Lösung vor, die speziell auf diese Anforderungen zugeschnitten ist und lokal oder extern gehostet werden kann. Die verschlüsselte Kommunikation maximiert die Datensicherheit und Zusatzfunktionen wie Datenanalyse oder Monitoring von Produktionsprozessen schaffen direkt realen Nutzwert für den Anwender. Das eigene Cloud-Plattform-Angebot ist für Turck und seine Kunden ein weiterer Schritt auf dem Weg zu einer intelligenten, integrierten und selbstlernenden Produktion im Sinne von Industrie 4.0. Das flexible Angebot Turck Cloud Solutions gliedert sich in fünf Stufen.

Stufe 1: Liefern von reinen Nutzdaten

Die digitalen oder analogen Sen- sordaten ermöglichen einer speicherprogrammierbaren Steuerung oder anderen Steuerung, eine Maschine oder Anlage zu betreiben.

Stufe 2: Generieren von Zusatzdaten

Der zweite Schritt umfasst die Generation von Zusatzdaten, die über die eigentliche Steuerung einer Maschine hinausgehen. So geben Sensoren und viele andere Geräte neben dem Prozesswert auch Zusatzdaten wie z.B. Temperatur, Verschmutzungsgrad, Betriebsstunden oder andere Werte aus, die Metainformationen über ein Gerät enthalten. Insbesondere mit der zunehmenden Verbreitung von IO-Link wurde ein Kanal geschaffen, zusätzliche azyklische Daten an die Steuerung zu übermitteln. In jüngerer Vergangenheit werden diese Daten zunehmend für Diagnosezwecke oder zur vorausschauenden Wartung genutzt. So erkennen Nutzer beispielsweise aus den Daten, wie verschmutzt ihr Ultraschallsensor ist oder ob eine Welle, die von einem Drehgeber erfasst wird, nicht mehr rund läuft.

Stufe 3: Integration in die Systeme von Cloud-Anbietern

Große IT-, Telekommunikations- und Technologie-Unternehmen wie die Telekom oder Amazon sind bereits mit Cloud-Diensten im Markt vertreten, ebenso die großen Softwarespezialisten wie SAP, IBM oder Microsoft. Das Übertragen von Daten in diese Clouds aus der Produktion heraus ist heute schon über Edge-Gateways und andere Lösungen möglich, beispielsweise mit Turcks Multiprotokoll-Feldbusgeräten. Dank Multiprotokoll-Ethernet-Technologie können I/O-Module und I/O-Systeme von Turck neben den Nutzdaten (über Profinet, Ethernet/IP und Mobus TCP) parallel Daten an Edge-Gateways senden, die sie wiederum selbst auswerten oder in die Cloud-Systeme der etablierten Anbieter senden. Turck wird sein entsprechendes Produktportfolio schrittweise mit OPC-UA- und MQTT-Kommunikationsoptionen ausstatten. Über diese Standardprotokolle lassen sich die Turck-Komponenten über eine einheitliche Schnittstelle flexibel, schnell und einfach in beliebige Clouds einbinden. Neben Block-I/O-Modulen und modularen I/O-Systemen wird Turck diese Protokolle auch in seine HMIs und SPSen integrieren. Die Cloud-Systeme der großen IT-Anbieter sind allerdings bislang nicht auf die Anforderungen von Industrieproduktion und Automatisierung zugeschnitten. Zwar lässt sich vieles konfigurieren und anpassen, aber das kann im Einzelnen unflexibel, langwierig, umständlich und letztlich auch teuer sein. Außerdem sind die Kommunikationswege zu den großen Anbietern oftmals nicht verschlüsselt. Hierauf antwortet Turck mit seiner auf Automatisierungsbedürfnisse zugeschnittenen Cloud-Lösung.

Turck übernimmt IoT-Cloud-Software von Beck IPC

Sensor to Cloud

Turck übernimmt IoT-Cloud-Software von Beck IPC

25.01.18 - Turck baut sein Industrie-4.0-Portfolio aus. Der Automatisierungsspezialist hat die Cloud-Software des IoT-Unternehmens Beck IPC für die Entwicklung eigener Smart-Data-Anwendungen übernommen. lesen

Stufe 4: Maßgeschneidert für die industrielle Automation

Der Vorteil dieser Lösung ist, dass Turck mit seinem Protokoll Kolibri, das auch Teil des Technologie-Buyouts von Beck IPC ist, ausschließlich verschlüsselt zur Cloud kommuniziert. Die Kommunikation über MQTT z.B. ist dazu im Unterschied oftmals nicht verschlüsselt und kann daher leichter mitgelesen werden, wenn jemand die Leitung anzapft. Darüber hinaus ist Kolibri ein schlankes Protokoll, das auf gängiger Industrie-Hardware einfach integriert werden kann, ohne Performance-Engpässe auszulösen. Im Unterschied zu den Cloud-Diensten der IT-Anbieter werden in der Turck-Cloud automatisch Zusatzinformationen zu den jeweiligen Geräten angezeigt, da sie automatisch, also ohne zusätzlichen Konfigurationsaufwand, bereitgestellt werden. Das Konfigurieren weiterer relevanter Daten zur Übertragung in die Cloud kann bei Turck einfach mit dem Setzen eines Hakens am entsprechenden Device eingestellt werden. Die Funktion wird von allen Turck-Steuerungen auf Codesys-3-Basis unterstützt: Zunächst implementiert Turck die Cloud auf seiner IP67-Kompakt-Steuerung, der TBEN-L-PLC, später auch in den I/O-Modulen TBEN-S und TBEN-L sowie den HMIs der TX-Reihe.

Mit Turck Cloud Solutions hat der Nutzer aktuell vier verschiedene Möglichkeiten, seine Cloud einzurichten: Hierzu steht dem Anwender die für ihn passende Lösung zur Verfügung, die entweder von Turck gehostet werden oder vom Anwender selbst. Wahlweise bietet Turck auch speziell auf den Kunden zugeschnittene Lösungen. Laut Turck ist es die einfachste Variante, die Cloud von Turck hosten zu lassen. Das Unternehmen arbeitet dazu mit großen Betreibern von Rechenzentren zusammen, die den nötigen 24/7-Support leisten und auch entsprechende Daten-Sicherheit und System-Performance gewährleisten können. Der Kunde hat in diesem Fall den Vorteil, sich über die Infrastruktur und den Support keine Gedanken machen zu müssen. Das übernimmt Turck als Dienstleister für den Kunden und senkt so dessen zeit- und kostenintensiven Initial-Aufwand. Da Turcks Cloud-Lösung vornehmlich auf Servern in Deutschland gehostet wird, ist Datensicherheit gemäß deutschen und europäischen Datenschutzgesetzen garantiert. Auf Wunsch haben Kunden auch die Möglichkeit, einen Serverstandort ihrer Wahl zu nutzen, etwa in Asien oder USA.

Die von Turck gehostete Cloud kann der Anwender wiederum in zwei Ausprägungen nutzen: Einerseits als Cloud im Turck-Look – insbesondere geeignet für kleinere OEMs und Endkunden, die den Cloud-Dienst selbst nutzen möchten. Alternativ kann die Cloud auch im Corporate Design des Kunden gestaltet werden. Dieses Kunden-Portal ist zudem funktional an die Bedürfnisse des Kunden anpassbar. Das Kunden-Portal ist vor allem für OEMs interessant, die ihren Kunden eine Maschine mit Cloud-Option anbieten möchten, die als Produktbestandteil des OEMs erkennbar sein soll. Bei der on-premises-Variante wird die Cloud direkt beim Kunden gehostet, sodass diese die volle physische Kontrolle über alle Daten und Prozesse haben. Diese Lösung kann auf Hardware des Kunden realisiert werden, sofern er über eine entsprechende Server-Landschaft und eine IT-Abteilung für den notwendigen Support verfügt.

Die Installation erfolgt üblicherweise in IT-tauglicher Umgebung mit klimatisierten Serverräumen und kann nicht im direkten Produktionsumfeld geschehen. Vorteil dieser Lösung ist, dass der Kunde seine Privat-Cloud nicht zwingend mit dem Internet verbinden muss, sondern lokal eine Verbindung aus der Produktion mit seinen Servern herstellen kann. Für Kunden mit Sicherheitsbedenken kann diese Lösung ein Weg sein, von den Vorteilen der Cloud-basierten Intelligenz zu profitieren, ohne die Daten extern zu speichern. Für Anwender, die eine on-premises-Lösung wünschen, jedoch über kein eigenes Rechenzentrum verfügen, entwickelt Turck aktuell indust- rietaugliche on-premises-Server-Lösungen. Diese kommen ohne Lüfter oder bewegliche Datenträger aus und können daher als IP20-Variante direkt im Schaltschrank installiert werden oder zukünftig in einer IP67-Variante sogar direkt an der Maschine im Feld. Auch die on-premises-Cloud kann für den weltweiten Zugriff geöffnet werden, um sie beispielsweise den eigenen Kunden oder anderen Standorten im eigenen Unternehmen zu öffnen.

Stufe 5: Cloud-Anwendung für Industrie zugeschnitten

Turck wird die auf seiner Cloud-Plattform implementierten Anwendungen und Funktionen nach und nach ausbauen. Häufig benötigte Analytics-Funktionen wie etwa Langzeitauswertungen, Sensorverhalten oder Logbuchfunktionen können dann genutzt werden, ohne sie manuell konfigurieren zu müssen. Im Zuge der Weiterentwicklung der Funktionen werden auch selbstlernende Algorithmen eine Rolle spielen. Die Maschine lernt dann eigenständig, was richtig (normal) und was falsch (abweichend) ist. Diese Einschätzung wird mit der Dauer des Betriebs immer präziser. Registriert die Maschine dann beispielswiese einen erhöhten Temperaturwert an einem Sensor, weiß sie, ob dieser auf das Wetter oder auf jahreszeitübliche Sonnen-Einstrahlung zurückzuführen ist oder andere Ursachen hat wie beispielsweise Verschleiß. Wenn die Lösung des Problems von der Software dokumentiert wird, könnte das System eines Tages neben der Diagnose auch eine Fehlerbehebung vorschlagen oder den Techniker via Smartphone informieren.

Mit Ethernet-Spanner Welten im Feld vernetzen

I/O-Modul in IP67

Mit Ethernet-Spanner Welten im Feld vernetzen

22.11.17 - Die Datenübergabe für intelligente Produktionsprozesse zwischen zwei Netzwerken direkt im Feld, das macht das IP67-Block-I/O-Modul von Turck möglich. Dabei ersetzt der TBEN-L-Spanner das letzte I/O-Modul einer Maschine und fungiert als erster Slave für die nächste Steuerung einer Fertigungslinie. lesen

* *Christian Knoop , Produktmanagement Fabrikautomation Systeme, Turck

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