Prof. R. Langmann: "Internet in der Industrieautomation"

<BODY> <H1>www.aud24.net : Prof. R. Langmann: "Internet in der Industrieautomation"</H1> <P> <BR> [<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>] </P> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich > Redaktion > <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD> <TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>20.11.2000</TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>FH Düsseldorf Fachbereich Elektrotechnik:</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>Prof. R. Langmann: "Internet in der Industrieautomation"</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Aspekte beim Einsatz von IT-Techniken in der Produktion</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailContent>Erschienen im A&D NEWSLETTER 6/2000, S.76<BR><BR>Schneller und umfassender Zugriff auf Informationen entwickelt sich immer mehr zu einem Schlüsselfaktor, um in der Informationsgesellschaft effizient und global wirtschaften zu können. Für die Industrieautomation bietet sich dabei der Einsatz des Internet und seiner Technologien an, um die erforderlichen Informationen aus allen Ebenen jederzeit aktuell und weltweit zu beschaffen. <BR><BR>Der wirtschaftliche Zwang nach effizienten Unternehmensstrukturen in einem globalen und vernetztem Umfeld, verbunden mit den Möglichkeiten der permanent steigenden Rechnerleistung und Kommunikationsbandbreite, führt in der Industrieautomation verstärkt zur Hinwendung zu modernen Informations- (IT) und Kommunikationstechnologien. <BR>Die Internettechnologie bietet zuerst einmal Prinzipien, Methoden und technische Lösungen zum Aufbau und Betrieb lokaler und globaler Datennetze. Die Nutzung dieser Technologie im automatisierungstechnischen Bereich erfordert nicht nur ihre Prüfung auf Anwendbarkeit, sondern in der Regel müssen die technischen Lösungen an das industrielle Umfeld und an besondere Zeit- und Sicherheitsbedingungen angepasst oder sogar neu entwickelt werden.<BR>Aus gegenwärtiger Sicht haben sich hier folgende Entwicklungsfelder herausgebildet:<BR><BR>· echtzeitfähiges Ethernet<BR>· IT-Protokolle und Spezifikationen für die Automatisierungswelt<BR>· skalierbare Internet-Server<BR>· IT-Sicherheit im industriellen Umfeld<BR>· komponentenbasierte Objekttechnologie<BR><BR>Ethernet<BR><BR>Die Realisierung echtzeitfähiger Ethernet-Netzwerke ist bereits weit fortgeschritten. Geeignete Lösungen sowie industrietaugliche Produkte dazu liegen vor und werden bereits in ersten automatisierten Beispielanlagen eingesetzt. <BR>Die Kernidee zur Herstellung einer deterministischen und echtzeitfähigen Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk besteht in der Lastaufteilung mittels intelligenter Verteilerstationen (Switches). In einem solchen Switched-Ethernet können Kollisionen vermieden und Laufzeiten garantiert werden. Bei Forderungen nach hoher Datensicherheit lassen sich zudem über Ringtopologien redundante Ethernet-Netzwerke mit einem Höchstmaß an Netzverfügbarkeit aufbauen (Abb. 1). <BR><BR>IT-Protokolle<BR><BR>Mit dem Einsatz von Ethernet in der Industrie werden nun auch die entsprechenden IT-Protokolle und Spezifikationen für die Automatisierungstechniker interessant. Eine besondere Bedeutung besitzt dabei das TCP/IP-Protokoll. Da TCP/IP bisher keine geeignete Anwendungsschicht für die Industrieautomation anbietet, laufen dazu gegenwärtig in verschiedenen Entwicklungsgruppen Aktivitäten bzw. liegen erste branchenspezifische Vorschläge z.B. im Bereich der Energieversorgung vor. <BR>Neben den automatisierungsspezifischen Anwendungsprotokollen gewinnen aber auch verschiedene auf TCP/IP aufbauende IT-Spezifikationen und Protokolle an Bedeutung, insbesondere für den Fernzugriff auf automatisierte Anlagen und Maschinen. Dazu gehören z.B. das HTTP-Protokoll mit HTML als Beschreibungssprache für WWW-Seiten sowie die Metasprache XML als eine anwendungsspezifische Erweiterung dazu. XML kann hier zukünftig die Aufgabe übernehmen, Prozessbedien- und -beobachtungsschnittstellen zu beschreiben, auf die dann mit jedem beliebigen WWW-Browser weltweit zugegriffen werden kann.<BR><BR>Internet-Server<BR><BR>Die Grundlage für die TCP/IP-Fähigkeit von Automatisierungsgeräten bildet die Integration skalierbarer Internet-Server, über die jeder Netzteilnehmer weltweit eindeutig über seine IP-Adresse identifiziert werden kann. Darüber hinaus kann dann jedes Gerät über zusätzlich integrierte HTTP-Fähigkeiten eigene Dienste, z.B. zur Parametrierung oder zur Selbstdokumentation, über WWW-Seiten zur Verfügung stellen. Produkte dazu in Form von embedded Webserver für verschiedene Echtzeitbetriebsysteme, als Hardware-Stand-Alone-Lösung oder als spezifische Erweiterungskarten für SPS-Steuerungen sind bereits verfügbar.<BR><BR>IT-Sicherheit<BR><BR>Eine besondere Aufmerksamkeit beim Einsatz der Internettechnologie in der Industrieautomation erfordert die Zuverlässigkeit und Sicherheit dieser Systeme unter industriellen Bedingungen. Im geschlossenen Fabriknetz (Intranet) ist die IT-Sicherheit mit den üblichen Methoden auch für industrielle Prozesse beherrschbar. Hier spielt eher die Zuverlässigkeit der Komponenten unter rauen Umgebungsbedingungen eine größere Rolle.<BR>Eine andere Situation ergibt sich bei der Vernetzung automatisierter Anlagen über das Internet z.B. für Service- und Supportunterstützung. Eine solche Vernetzung bietet eine große Angriffsfläche gegenüber potentiellen Eindringlingen und muss deshalb sehr sorgfältig sicherheitstechnisch aufgebaut werden. Übliche Sicherheitsmechanismen aus der IT-Welt wie z.B. Firewall, VPN (Virtual Private Network) u.a. sind nur bedingt geeignet, da diese in der Regel für die Datenübertragung Restriktionen bedeuten, die für automatisierungstechnische Belange nachteilig sind (z.B. Verlängerung der Übertragungszeiten). <BR><BR>Komponentenobjekte<BR><BR>Ein weiteres Entwicklungsfeld für die Automatisierung in Verbindung mit den neuen IT- und Kommunikationstechnologien ist der Einsatz komponentenbasierter Objekttechnologie. Zu dieser Thematik gehören:<BR><BR>· verteilte Strukturen auf der Basis von COM/DCOM und OPC bzw. CORBA<BR>· Realisierung von Steuerungs- und Automatisierungsfunktionen als ActiveX-Objekte, Java-Beans oder Java-Applets<BR>· Nutzung verschiedener Script-Techniken (JavaScript, VBScript) zur Integration der Komponentenobjekte<BR><BR>Mit der komponentenbasierten Automatisierung werden neue Programmier-Paradigmen in der Industrieautomation eingeführt, die offene und flexible Automatisierungslösungen schaffen und eine nahtlose Einbindung der automatisierungstechnischen Daten (Prozessdaten) in den durchgängigen Informationsfluss eines Industrieunternehmens ermöglichen.<BR><BR>Teletechniken in der Automation<BR><BR>Unter industrieller Teleautomation werden Methoden und Techniken verstanden, die basierend auf der Internettechnologie den Fernzugriff auf automatisierte Anlagen, Maschinen und Geräte ermöglichen. Es lassen sich dazu folgende Teletechniken unterscheiden:<BR><BR>· Teleengineering: Räumlich verteilte Erarbeitung unterschiedlicher Teile eines industriellen Automatisierungsprojektes. <BR>· Teleservice: Umfassendes Dienstleistungsangebot zur Wartung, Instandhaltung, Diagnose, Reparaturunterstützung und Inbetriebnahme von Anlagen über weltweit verteilte Servicestationen.<BR>· Telecontrol: Fernzugriff auf Steuerungs- und Automatisierungseinrichtungen zur Bedienung und Beobachtung von Maschinen und Anlagen.<BR>· Telelearning: Computerunterstütztes Online-Lernen unter Nutzung im Netz verteilter Lernmedien und Ausbildungsanlagen (z.B. virtuelles Anlagenpraktikum).<BR>· Telemarketing: Nutzung des Fernzugriffs auf Geräte (Produkte) zur Vorabinformation und zum Test von Bedienung und Funktionsweise.<BR><BR>Teleengineering<BR><BR>Am weitesten entwickelt sind gegenwärtig Lösungen zum Teleengineering für die CAD-gestützte Produktentwicklung. Aber auch für automatisierungstechnische Projektierungsleistungen unter Nutzung von Konferenzsystemen und webbasierten Kommunikationswegen besteht starkes Interesse in der Industrie. Die Sicherheit der Informationsübertragung kann beim Teleengineering mit verfügbaren Mitteln gewährleistet werden, da ein Zugriff auf Prozessdaten von Anlagen und Maschinen i.d.R. nicht erforderlich ist. Nach Schätzungen kann durch den Einsatz von Teleengineering bis zu 40% an Engineering-Kosten eingespart werden.<BR><BR>Teleservice<BR><BR>Problematischer ist die Situation beim Teleservice (Abb. 2), für den üblicherweise ein Servicetechniker den Fernzugriff auf die automatisierte Anlage benötigt. Aber auch hier sind unter Nutzung von Sicherheitsprotokollen und speziellen Autorisierungsmechanismen erste Lösungen, z.B. für die Fernwartung von Windkraftanlagen und Großantrieben, im Einsatz. Es erfolgt zwar über das Internet eine Datenerfassung und -auswertung, der eigentliche Zugriff auf die Anlage ist aber weiterhin dem Anlagenbetreiber vor Ort überlassen.<BR><BR>Telecontrol<BR><BR>Erst mit Telecontrol (Abb. 3) kann eine automatisierte Anlage oder Maschine auch über das Internet/Intranet betrieben werden. Die erforderlichen Techniken dazu stehen zur Verfügung. Praktisch alle neuen Versionen von Prozessleit- und -visualisierungssystemen sind mittlerweile auch webfähig. Die Prozessbedienung und -beobachtung kann vollständig über einen beliebigen Web-Browser erfolgen. Einem Einsatz stehen z.Z. noch erhebliche Sicherheitsbedenken der industriellen Anwender entgegen, fehlende Interoperabilität durch herstellerspezifische Bindungen sowie eine noch nicht ausreichende Einbeziehung von ergänzenden Kommunikationsformen wie Videokonferenzen, Chat und Dateiaustausch.<BR><BR>Telelearning<BR><BR>Die Einbeziehung der moderner IT- und Kommunikationstechnologien in die Industrieautomation erfordert von Herstellern und Betreibern auch das entsprechende Wissen über diese Systeme. Nur unter Berücksichtigung eines lebenslangen Lernens und unter Nutzung der neuen Medien kann dieser schnelllebige Wandel beherrscht werden. Der automatisierungstechnischen Aus- und Weiterbildung über das Internet als Telelearning mit Zugriff des Lernenden auf Test- und Prototypanlagen kommt deshalb eine steigenden Bedeutung zu.<BR>Die gegenwärtige Situation in Bezug auf das Telelearning ist in Deutschland noch völlig unzureichend. Bei den großen Bildungsservern sind gerade einmal ca. 10% der Lernsysteme für den ingenieurwissenschaftlichen Bereich geeignet. Didaktisch geführte automatisierungstechnische Ausbildung mit Telepräsenz wird nicht angeboten. <BR><BR>Telemarketing<BR><BR>Eine weitere und nicht unwichtige Säule der industriellen Teleautomation ist das Telemarketing. Es gibt sicher bisher eine Vielzahl von Katalogen und Produktvorstellungen im Internet. Im Prinzip ist dies aber nichts anderes als eine elektronische Übersetzung der üblichen Papierdokumente. <BR>Telemarketing in der Industrieautomation muss und kann aber einen wesentlichen Schritt weitergehen: Geräte und Komponenten können nicht nur statisch betrachtet werden, sondern ihre Funktionsweise kann über das Internet vom potentiellen Kunden erprobt und getestet werden. Diese neue Qualität der Produktpräsentation wird in einzelnen Fällen schon angeboten (Baumaschinen, Autoradios). <BR><BR><BR>Zusammenfassung<BR><BR>Der Einsatz des Internet und seiner Technologien für die weitere Produktivitätssteigerung automatisierter technischer Prozesse ist eingeleitet und entwickelt sich mit rasanter Geschwindigkeit. Getrieben durch hohe Prozessorleistungen und steigende Bandbreiten werden sich in den nächsten Jahren völlig neue automatisierungstechnische Lösungen ergeben, die bisherige Prinzipien in Frage stellen. Bei steigender Offenheit und globaler Vernetzung wird es Aufgabe der Automatisierungstechniker sein, die erforderliche Distanz und Geschlossenheit zu wahren, die für den Betrieb sensibler technischer Systeme erforderlich sind.<BR></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailQuelle> </TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD> </TR> </TABLE> <P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:54 Uhr aktualisiert</I></P> </BODY>