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Cloud Computing mit unabhängiger Plattform

01 Cloud-Computing-Strategie mit der Corvina-Plattform

01 Cloud-Computing-Strategie mit der Corvina-Plattform

02 Plattformunabhängige Dashboards mit allen wichtigen Informationen

02 Plattformunabhängige Dashboards mit allen wichtigen Informationen

03 Offene X-Plattform für Durchgängigkeit und Skalierbarkeit auf der Automatisierungsebene

03 Offene X-Plattform für Durchgängigkeit und Skalierbarkeit auf der Automatisierungsebene

04 Mit dem „JMobile Studio“, einer innovative Framework-Softwarelösung, lassen sich beliebige Applikationen intuitiv und professionell für die X-Plattform erstellen

04 Mit dem „JMobile Studio“, einer innovative Framework-Softwarelösung, lassen sich beliebige Applikationen intuitiv und professionell für die X-Plattform erstellen

05 Datenserver als IT-Infrastruktur für die Corvina Cloud in lokalen Anwendungen

05 Datenserver als IT-Infrastruktur für die Corvina Cloud in lokalen Anwendungen

Im Zusammenhang mit der digitalen Transformation gewinnt das Cloud Computing immer mehr an Bedeutung. Viele Anwender haben dabei die Sorge, sich in A bhängigkeit großer Cloudanbieter zu begeben. Mit der Corvina-Plattform gibt es nun eine skalierbare und offene Lösung, die als komplette Entwicklungsumgebung für das Erstellen und den Betrieb von Geschäftsanwendungen dient. Darüber hinaus steht auch die Hardware-Infrastruktur zur Verfügung – von der leistungsfähigen und offenen Automatisierungsplattform bis zu den Datenservern.
Viele Automatisierungstechniker kennen das sicher noch: Die Entscheidung für das eine oder das andere Steuerungs- oder Bussystem war weitreichend. Im Prinzip hat sich der Anwender mit der entsprechenden Entscheidung an einen Anbieter „gefesselt“. Ein späterer Wechsel war nur noch mit viel Aufwand möglich. Entwicklungswerkzeuge mussten auf einem Windows-PC installiert werden und das erzeugte SPS-Programm lief nur auf einer speziellen Hardware. Ein Déjà-vu gibt es nun mit den Cloudsystemen. Auch hier ist die Entscheidung, die Daten in der einen oder anderen Cloudlösung zu analysieren, von großer Tragweite. Umso wichtiger ist es heute, sich bei der Lösung nicht wieder in eine Abhängigkeit eines einzelnen Lieferanten zu begeben.
Kaum ein Schlagwort ist in den vergangenen Monaten in der IT- und Automatisierungswelt häufiger aufgetaucht als „Cloud Computing“ – und es ist kein Ende abzusehen. Dabei ist oft unklar, was jeweils mit Cloud gemeint ist. Das Wolkensymbol wird stellvertretend in Übersichtsgrafiken an der Stelle platziert, bei der es um das Internet geht. Die interne Infrastruktur mit Firewalls, Routern, Datenbanken, Analysetools, File- und E-Mail-Servern sowie Endgeräten wird zumeist detailliert dargestellt. Der Datenverkehr wird mit Linien zu einer gezeichneten Wolke versinnbildlicht. Für den Datenaustausch hat sich in den letzten Monaten immer mehr abgezeichnet, dass sich Protokolle, wie OPC UA und MQTT, durchsetzen werden.
Anwender suchen eine maßgeschneiderte, jederzeit skalierbare Lösung zu kalkulierbaren Kosten. Dabei wollen sie sich zumeist mit der internen Technologie gar nicht auseinandersetzen. Ziel ist vielmehr, sich die Daten der Maschine oder der Anlage einfach auf dem Tablet oder Mobile Device anzeigen zu lassen. Darüber hinaus muss die gesamte Technologie offen sein. Hier kommen nur Webtechnologien infrage. Offene Schnittstellen ermöglichen dem Anwender, weitere Dienste zu adaptieren.
Leistungsfähiger Service-Bus im Zentrum der Cloudplattform
Mit der Corvina-Cloudplattform entsteht nun eine Lösung von Exor, die genau diesen Anforderungen entspricht. Grundlage für sämtliche Cloudspielarten ist die Virtualisierung. Denn nur so lassen sich die vorhandenen Hardware-Ressourcen optimal ausnutzen. Für Modelle, wie PaaS (Platform as a Service), ist die Virtualisierung zudem unabdingbar, um auf derselben Hardware verschiedene Mandanten versorgen zu können. Bei Corvina steht ein leistungsfähiger Service-Bus im Zentrum, der auf „JMobile“ basiert (Bild 1). Dieser Core-Service-Bus managed alle Events und sorgt für die entsprechende Distribution. Dabei werden neue Webtechnologien verwendet, um dem Kundenwunsch nach hoher Event-Geschwindigkeit und großen Datenmengen gerecht zu werden.
Die Daten werden aus den Endgeräten sowie den Maschinen und Anlagen per OPC UA oder MQTT transferiert. Es lassen sich Dashboards mit eigenem „Look and feel“ kreieren, welche webbasierend ohne zusätzliche Software alle wichtigen Informationen anzeigen (Bild 2).
Durchgängige und skalierbare Plattform für die Automatisierung
Exor hat für die Automatisierungsebene die komplett offene X-Plattform entwickelt, die sich durch Durchgängigkeit und Skalierbarkeit auszeichnet. Das Produktportfolio erstreckt sich von auf Hutschienen montierbaren Geräten, über Schaltschrank-Einbaugeräte bis hin zu feldtauglichen IP67-Geräten. Alle Produkte basieren auf Yocto Linux mit der OSADL-Echtzeiterweiterung (Bild 3).
Für die entsprechende Leistungsfähigkeit sorgt der bewährte Micro-SOM mit IMX6-Dual-Lite-1,0-GHz-und IMX6-Quad-1,2-GHz-Prozessoren. Für die Vernetzung stehen drei Ethernet-Schnittstellen mit drei MAC-Adressen zur Verfügung. Die integrierte Open-VPN- und Open-SSL-Lösung ermöglicht einen einfachen Zugang zu den Maschinen und Anlagen über das einfach bedienbare Portal der Corvina Cloud. Als Steuerung dient Codesys oder die Exor-XPLC nach IEC 61131-3. Unterstützt werden traditionelle Feldbusse, wie CAN, Modbus RTU, Profibus und KNX sowie Ethernet-basierende Protokolle, wie Profinet, Ethercat, Ethernet/IP, Powerlink und Bacnet. Ebenso wurde bereits Ethernet TSN entsprechend dem Standard IEEE 802.1 TSN (Time Sensitive Network) implementiert. Als Kommunikationsprotokoll dient hier der OPC-UA-Pub/Sub-Standard. Damit steht ein IoT-tauglicher Kommunikationsstandard mit Echtzeitverhalten zur Verfügung. Das Modulkonzept ermöglicht es, mit beliebigen Schnittstellen sowie Ein- und Ausgängen zu erweitern. N eben der GPRS-Anbindung sind Funkschnittstellen, wie WiFi, NFC und Bluetooth, integriert. Auf einfache Weise lässt sich so jedes IoT-Gateway realisieren. [1, 2]
Mit dem „JMobile Studio“, einer innovativen Framework-Softwarelösung, lassen sich beliebige Applikationen intuitiv und professionell für die X-Plattform erstellen. Für die einfache Cloudprogrammierung ist Node-RED im „JMobile-Studio“ integriert. Damit werden Nodes und Flows für die Kommunikation in die Cloud erstellt. Moderne Softwaretechnologien, wie Docker, QT, SVG, Node js und HTML5, kommen bei der Plattform zum Einsatz (Bild 4).
Flexible Canvas Widgets ermöglichen dem Benutzer die Gestaltung einer bedienerfreundlichen Navigation, einer besseren Übersicht der Verwaltung mit Remote- und Reportwerkzeugen und einer besseren lokalen oder dezentralen Bedienung. Die „JMobile“-Client- Server-Architektur basiert auf aktuellen Webtechnologien, die dem Benutzer eine zukunftsorientierte Steuerung und Fernüberwachung über jeden Browser und jedes Gerät, zum Beispiel Smartphone, Tablet oder Computer, ermöglichen.
Einstieg in das Cloud Computing
Für den Einstieg in das Cloud Computing steht eine „Out of the Box“-Lösung zur Verfügung. Hierfür gibt es zwei unterschiedliche Server. Für kleine bis mittlere Datenserver-Anwendungen eignet sich der „eXserver105“ mit Palm-Size-Formfaktor. Dieser Server ist mit Intels neuen Apollo-Lake-I-Prozessoren ausgerüstet. Basierend auf Intel Atom x5-E3930 Dual Core 1,8 GHz, 4 GD DDR 3L und 16 GByte e-MMC onboard ist der lüfterlose Box-PC das geeignete Modell, um erste Erfahrungen mit der Corvina Cloud zu sammeln.
Für industrielle Anwendungen, die hohe CPU-Leistung erfordern, eignet sich der „eXserver3800R“ mit den Intel-Core-i7/i5/i3-Prozessoren der sechsten Generation. Der lüfterlose PC hat ein integriertes RAID-System. Der Server unterstützt bis zu 64 GByte DDR4-Speicher und verfügt über mehrere Optionen und Speichermedien, wie M.2, HDD, m-Sata oder SSD. Zur Erweiterbarkeit sind zwei interne Mini-PCIe-Steckplätze integriert. Es sind viele Kommunikationsoptionen vorhanden: optionales GbE-LAN, Wi-Fi, 3.5-G-Modul, Modul GPIO und RS-232/422/485 (Bild 5).
Beide Server ermöglichen es, die Corvina Cloud lokal in der Fabrik zu verwenden. Dies kann aber auch von einem Dienstleister mit Rechenzentrum irgendwo auf der Welt übernommen werden. Damit wird auch klar, dass es schon lange vor dem inflationsartigen Verwenden des Wortes „Cloud“-Dienste im Web gab, die heute als Cloudservices bezeichnet werden. Zugegriffen wird über Internet. Bei unserer Corvina-Plattform brauchen Anwender sich nicht auf spezielle Anbieter, wie Microsoft, Amazon oder IBM, festlegen und können sich jederzeit dort integrieren. Wenn die Infrastruktur dieser Anbieter zum Beispiel für die Corvina Cloud genutzt wird, spricht man von „IaaS“ (Infrastructure as a Service). Der Anwender unterhält keine eigene IT-Infrastruktur, wie Archivierungs- und Back-up-Systeme oder Server, sondern mietet die Hardware komplett vom Anbieter.
Das wahrscheinlich am weitesten verbreitete Nutzungsmodell eines Clouddienstes dürfte Software as a Service, kurz „SaaS“ sein. Mit Corvina wird eine „PaaS“-Plattform angeboten, die als komplette Entwicklungsumgebung für das Erstellen und den Betrieb von Geschäftsanwendungen ausgelegt ist.
Mittelständische und große Unternehmen verfügen in der Regel über eine bestehende Infrastruktur und können es sich nicht leisten, auf eine eigene Basis zu verzichten – zu groß ist das Risiko der totalen Abhängigkeit. Daher bietet sich eine hybride Cloudstrategie an: Das Kerngeschäft läuft auf eigenen Infrastrukturen, während weniger wichtige Bereiche oder plötzliche Bedarfsspitzen via Cloud Computing abgefedert werden. Mit Corvina gibt es eine Plattfom, die eine offene, flexible, skalierbare, erweiterbare und leistungsfähige Cloudlösung zur Verfügung stellt. (hz)

Literatur:
[1] Prein, O.: Industrie-4.0-Plattform für flexible Produktion. etz elektrotechnik & automation 137 (2016) H. 12, S. 46 – 49
[2] Heinze, R.: Von Industrie 3.0 zu Industrie-4.0. Digital Factory Journal 2 (2017) H. S1, S. 31 – 33

Dipl.-Ing. Olaf Prein ist Geschäftsführer der Exor Deutschland GmbH in Wuppertal. olaf.prein@exorint.com

Dipl.-Ing. Olaf Prein ist Geschäftsführer der Exor Deutschland GmbH in Wuppertal. olaf.prein@exorint.com