IIoT und Industrie 4.0 mit Bihl+Wiedemann

Maschinendaten, Prozessdaten und Diagnosedaten – Maschinen und Anlagen erzeugen heute riesige Datenmengen. Aber nur ein Bruchteil davon gehört zwingend in die übergeordnete SPS. Um Industrie 4.0-Projekt erfolgreich umzusetzen, muss der Großteil der „wertvollen“ Sensordaten (z. B. Betriebsstunden- und Schaltzähler) in der IT verarbeitet und analysiert werden. Durch den hohen Integrationsaufwand ist dies oft nicht der Fall. Wie gelingt ein abgestimmtes Zusammenspiel? Nur wenn alle Geräte im industriellen Netzwerk miteinander kommunizieren.

Gefragt sind IT-Schnittstellen und ein leistungsstarkes Datenshuttle wie ASi-5. Die neue ASi Generation bietet eine hohe Datenbreite und kurze Zykluszeiten. Dadurch lassen sich die für Industrie 4.0 so wichtigen intelligenten Sensoren wie IO-Link leicht einbinden.

Smart Factory Devices, z. B. ein dezentraler Umrichter mit IO-Link Schnittstelle, sind für die IT und OT interessant. Die Prozesssteuerung (OT) ist für die Bewegung des Antriebs zuständig und regelt u. a. die variable Geschwindigkeit, Rampenzeit und Drehrichtung. Die IT-Systeme können durch Big-Data-Analysen, Machine Learning oder KI-Algorithmen echte Mehrwerte erzeugen. Dafür werden Diagnosedaten wie Kühlkörpertemperatur, Leistungsaufnahme oder die betriebsbedingte Belastung des Antriebs ausgewertet. Oft sind in einem Smart Factory Device weitaus mehr Diagnosedaten vorhanden als tatsächliche Prozessdaten. Diagnosedaten können sowohl auf der Feldbusschnittstelle, als auch auf der Diagnoseschnittstelle vom ASi-5/ASi-3 Gateway übertragen werden. Die Anforderungen an die Schnittstellen sind sehr verschieden: Die Prozesssteuerung benötigt verhältnismäßig wenig Daten in maximaler Zykluszeit. Dagegen kann die IT sehr viele Daten verarbeiten, wobei die Übertragungszeit eine untergeordnete Rolle spielt.  Durch die zwei unabhängigen physikalischen Schnittstellen lassen sich bei Bedarf getrennte Netze aufbauen.

Durch die starke Vernetzung von Industrie 4.0 Geräten gewinnt das Thema Datensicherheit enorm an Bedeutung. Schließlich kann jedes Gerät mit Zugang zu anderen Geräten in einem Netzwerk als Angriffsplattform genutzt werden. Wegen ständig neuer Angriffsszenarien schützen wir unsere Geräte (Gateways und Module) über den gesamten Produktlebenszyklus mit Security-Updates. Wir ermöglichen zudem die nahtlose Integration unserer Geräte in bestehende IT-Security-Konzepte und stellen die Datensicherheit wie folgt sicher:

Mit ASi-5 erfolgt ein Logikbruch zwischen der Feldebene und der Netzwerkinfrastruktur (TCP/IP). Das ASi Gateway ist für die Feldebene wie eine Firewall. Denn ASi-5 stellt als Kommunikationsverfahren eine zusätzliche Hürde für Cyberattacken dar – zwischen Netzwerkinfrastruktur und ASi-5 Modulen und der daran angeschlossenen Peripherie.

Abb.: Der kommunikative Bruch zwischen den einzelnen Kommunikationsebenen - vor allem zwischen ASi-5 und TCP/IP - erhöht die Sicherheit.