Sicherheit für digitale Transformation
Industrie-PCs und intelligente Vernetzung als Erfolgsfaktoren
Wichtige Grundlagen für den Erfolg der digitalen Transformation sind eine klare Strategie und die Integration von Techniken wie etwa Cloud-Computing, KI und IIoT. Bei der Umsetzung helfen Industrie-PCs dabei, Automatisierungs- und Sicherheitslösungen in einem »All-in-One«-Paket zusammenzubringen.
Industrie-PCs wie etwa der »IndustrialPI« von Pilz sind eine leicht zu handhabende Lösung für die Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten. Als offener und modularer Industrie-PC konzipiert, verwendet der IndustrialPI das Open-Source-Betriebssystem Linux. Einsetzen lässt er sich entweder als Gateway in IIoT-Umgebungen oder als Soft-PLC in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen.
Was leisten solche wandelbaren Industrie-PCs? Als IIoT-Gateway genutzte Industrie-PCs stellen intelligente Diagnoseszenarien zur Verfügung, die für Anwender jederzeit und unabhängig vom Standort abrufbar sind. Denn Anwender sollten ihre Maschinen und Anlagen stets im Blick haben, damit die Produktionsprozesse dezentraler Anlagen möglichst ohne weitreichende Störung ablaufen können oder die Inbetriebnahme schneller erfolgen kann.
Der IndustrialPI lässt sich leicht in bestehende Systemarchitekturen einbinden. Im direkten Umfeld von Maschinen und Anlagen sammelt er beispielsweise Prozess- oder Betriebsdaten und überträgt sie direkt, etwa in eine Unternehmens-Cloud. Und was leisten Industrie-PCs als Soft-PLC? Als Soft-PLC genutzt, übernimmt der IndustrialPI auch »bloße« Automatisierungsaufgaben. Ein Anwendungsfall: Er steuert Maschinen und Anlagen wie etwa Portalmaschinen zum Sortieren von Batteriezellen oder Kartonaufrichter in der Verpackungsindustrie. Dort übernimmt er beispielsweise Antriebsaufgaben – seien es reine Steuerungsapplikationen oder synchrone Achsbewegungen im Antriebsstrang von Maschinen. Solch wandelbare Industrie-PCs unterstützen Anwender bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten somit individuell – sie passen sich dem Einsatzzweck an.
Flexible Connectivity als kritischer Faktor
Ein weiterer Faktor für den Erfolg der industriellen Transformation ist eine Connectivity, die eine nahtlose Kommunikation ins Feld zum Ziel hat. Die Grundlage hierfür sind offene und flexible IIoT-Architekturen. Denn nur mit dynamischen Lösungsansätzen kann eine Zusammenarbeit über zahlreiche Geräte, Installationen und Anwendungen hinweg funktionieren. Auch hier punkten Industrie-PCs, wenn sie wie der IndustrialPI als Gateway, Datensammler und Diagnoseeinheit einsetzbar sind. Beim IndustrialPI ist dies in Verbindung mit der sicheren Kleinsteuerung PNOZmulti 2 und dem Automatisierungssystem PSS 4000 möglich. Diese Lösung sorgt für den Datenaustausch zwischen dem IIoT und Cloud-Services.
In der Umsetzung machen dann ganzheitliche Automatisierungslösungen inklusive Safety und Security modulare und dezentrale Produktionsanlagen flexibel erweiterbar und schnell startbereit. Zudem sorgen sie dafür, dass die Datenkommunikation flexibel und verlässlich ausgelegt ist – mit sicherheitsgerichteter und Standardkommunikation.
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Das Kommunikationssystem IO-Link Safety und der Standard FSoE (FailSafe over EtherCAT) haben in der heutigen vernetzten Industrie eine tragende Bedeutung: Die IO-Link-Safety-Technologie ist ein Schlüssel zur Umsetzung wichtiger Anforderungen der Anwender. Sie macht eine durchgängige sichere Kommunikation zu jedem Sensor und Aktor im Feld möglich. IO-Link-Safety-Sicherheitssensoren von Pilz etwa liefern unter anderem wichtige Statusinformationen. Dazu bieten sie eine größere Auswahl an Features für eine intelligente Diagnose: Die Geräte können sich selbst identifizieren und parametrieren, was dabei hilft, Prozesse zu optimieren. Komponenten sind dann leichter auszutauschen, und reparaturbedingte Stillstandszeiten sind kürzer. Zudem kann diese Technologie Anwendungen smart überwachen. So lassen sich über IO-Link Safety Daten von Sicherheitslichtgittern auswerten: Informationen wie die Signalqualität können für die vorausschauende Wartung genutzt werden. Damit ermöglicht IO-Link Safety eine flexible Automatisierung durch eine sichere und standardisierte Punkt-zu-Punkt-Kommunikation. Dass auch die Sicherheitsstufe PL e nach EN ISO 13849-1 (SIL 3 nach IEC 61508/62061) erreicht wird und IO-Link Safety feldbusunabhängig ist, sind weitere Vorteile für Anwender. Eine höhere Verfügbarkeit von Maschinen ist das Ergebnis.
Bis zum letzten Sensor sicher übertragen
Wenn es um industrielle Kommunikation geht, sollte also eine sichere Datenübertragung bis zum »letzten« Sensor im Fokus stehen, vor allem bei den Geräten im Feld. Auch FSoE dient hierfür als Kommunikationsstandard. Bei FSoE liegen die Hauptvorteile für industrielle Anwendungen in der Nutzung des so genannten Black-Channel-Prinzips. Mit dessen Hilfe lassen sich sicherheitskritische Daten über verschiedene Netzwerke übertragen, einschließlich Ethernet und Wireless-Verbindungen. Das unterstützt die Anforderungen der Industrie 4.0 an vertikal in die Automatisierungspyramide integrierte, echtzeitfähige Kommunikation in intelligenten Fabriken. Die hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit in kritischen Anwendungen wird dabei durch Standardisierung nach IEC 61784-3 und SIL-3-Zertifizierung erreicht. Diese sichere Connectivity hilft dabei, Fertigungsprozesse zu optimieren.
FSoE steht (auch) für mehr Flexibilität
Das Kommunikationsprotokoll FSoE kann aber noch mehr: Es bietet Anwendern besondere Flexibilität, weil mit ihm gleichzeitig sicherheitsrelevante und nicht sicherheitsrelevante Prozessdaten über ein einziges EtherCAT-Netzwerk – also auch über eine Einkabel-Lösung – übertragen werden können. Das hilft einerseits, Sicherheitskonzepte nahtlos in Maschinenkonzepte zu integrieren, und andererseits, sicherheitsrelevante Anlagenstrukturen sicher einzubinden.
Nutzen konfigurierbare Kleinsteuerungen das sichere Protokoll FSoE für die Kommunikation, lassen sich Effizienz und Sicherheit von Produktionsanlagen steigern: Durch die Integration von Sicherheitsfunktionen in ein bestehendes EtherCAT-Netzwerk werden separate oder redundante Sicherheitsverkabelungen überflüssig. Das vereinfacht die Systemarchitektur, reduziert die Komplexität und senkt die Installations- und Wartungskosten.
Einkabel-Lösung on top
Die sichere Kleinsteuerung PNOZmulti 2 beispielsweise beherrscht EtherCAT in Kombination mit dem sicheren Protokoll FSoE. Anwender können mit ihr steuerungs-, aber auch sicherheitsrelevante Informationen übertragen. Solch eine Lösung macht Anwendungen flexibel und ist wirtschaftlich, weil sich sicherheitsrelevante Anlagenstrukturen einfacher anbinden lassen. Die PNOZmulti2-Einkabellösung ermöglicht es auch, Infrastrukturen sicherheitsrelevant miteinander zu vernetzen – etwa mit sicheren Radarsensoren wie PSENradar und sicherer Antriebstechnik PMC, beide von Pilz. Fungiert PNOZmulti 2 als FSoE-MainInstance, ist eine umfassend sichere Antriebslösung – »Safe Motion« – möglich. FSoE-fähige Aktoren und Sensoren lassen sich dann leicht ins Netzwerk hineinnehmen.
Letztlich müssen ganzheitliche Automatisierungslösungen inklusive Safety für die digitalisierte Industrie eine flexible Erweiterung und eine schnelle Inbetriebnahme modularer und dezentraler Produktionsanlagen ermöglichen, ebenso wie eine verlässliche und flexibel ausgerichtete Kommunikation ins Feld.
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Pilz : Connectivity im Blick |
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Die Produkte und Lösungen im Portfolio von Pilz zielen darauf ab, die Sicherheit in Netzwerken zu steigern und die Verfügbarkeit zu erhöhen. Schon seit langem kommunizieren die Geräte des Unternehmens untereinander. So entwickelte es zunächst den sicheren Feldbus SafetyBUS p und dann das sichere Echtzeit-Ethernet SafetyNET p, das sichere Ethernet-Kommunikation in Echtzeit ermöglicht und gleichzeitig Daten für die Safety bereitstellt. SafetyNET p ist das einzige sichere Echtzeit-Ethernet-System, das von Beginn an die Publisher/Subscriber-Technologie (Pub/Sub) unterstützt hat. Dieses Know-how über Pub/Sub in Verbindung mit den Anforderungen funktional sicherer Busprotokolle ist aktuell Wegbereiter für Safety over OPC UA. Pilz hat ab 2018 im Rahmen des IO-Link-Safety-Konsortiums die Entwicklung dieser Kommunikationstechnologie maßgeblich mit vorangetrieben: Das Unternehmen leitete – neben der Arbeitsgruppe Marketing – die Arbeitsgruppe Technik, welche die Spezifikationen für die Protokolltechnologie erarbeitet hatte, was die Durchführung von Tests und Zertifizierungen einschloss. Für seine globalen Kunden in unterschiedlichen Branchen bietet Pilz die passende Connectivity – neben EtherCAT und FSoE auch Profinet und Profisafe sowie EtherNet/IP. Weil auch die Connectivity zwischen Controllern und dezentralen Datensammlern im Feld hohe Relevanz hat, sieht Pilz in OPC UA FX (Field eXchange) ein weiteres wichtiges Thema. Aktuell steht bei Pilz neben der Connectivity über das Kommunikationsprotokoll IO-Link Safety auch die zu Feldbussen über Pilz-Safety-Steuerungen im Fokus. |
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