Phoenix Contact Deutschland GmbH

Durch den ständigen Ausbau des IoT müssen Anwendungen und Software weiter zusammenwachsen, damit sie für die Herausforderungen der verschiedenen industriellen Bereiche gerüstet sind.

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Cloud-Infrastruktur Daten global vernetzt

25.08.2016

Solaranlagen wissen, wann sie den meisten Strom erzeugen – das verdanken sie schlauen Ertragsdaten aus einer Proficloud, die Wetterinformationen und Schattenverläufe einbezieht.

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80 Prozent des Energiebedarfs in Deutschland sollen bis 2050 aus erneuerbaren Energien gedeckt werden, wobei der Strom aus Solaranlagen eine wichtige Rolle spielt. Erfolgsfaktoren der Solarenergie sind sinkende Systemkosten bei gleichzeitig steigendem Automatisierungsgrad in puncto Überwachung, Nachführung und Energiemanagement, außerdem die voranschreitende Standardisierung in Photovoltaik-Großanlagen. Zum Portfolio von Phoenix Contact für den Solarbereich gehört die neue Proficloud-Technik, mit der Anwender eine einfach handhabbare, umweltbewusste und effiziente Energieversorgung gestalten und ihren solaren Ertrag erhöhen können.

Grenzen sprengen mit der Cloud

Durch den ständigen Ausbau des Internet of Things (IoT) müssen Anwendungen und Software weiter zusammenwachsen. Dementsprechend kombiniert die Proficloud-Technik Fähigkeiten der Industrie-Kommunikation mit der Skalierbarkeit von Cloud-Infrastrukturen. Mit der Proficloud lassen sich nicht nur I/O-Stationen über das Internet vernetzen, sondern es steht eine IoT-Plattform zur Verfügung, die für Anlagen-Automatisierer ebenso wie für die IT zahlreiche Möglichkeiten eröffnet.

Sicher durch Verschlüsselung

Die komplette Kommunikation der Proficloud-Teilnehmer ist durch eine TLS-Verschlüsselung (Transport Layer Security) geschützt. Die Web-Applikation zur Parametrierung der Proficloud wird via HTTPS (Hyper Text Transfer Protocol Security) an die Anwender übertragen und somit vor unerwünschten Zugriffen abgeschirmt. Dem Anwender steht es frei, zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zu installieren, um die Applikation noch weiter vor Cyber-Attacken zu schützen. Trotz der beschriebenen Security-Konzepte erweist sich die Proficloud als einfach in der Handhabung sowie Firewall-freundlich, weil der standardmäßige Internet-Port 443 für den Datenaustausch verwendet wird.

Passend für jede Applikation

Die Proficloud ist ein offenes System, in dem für jede Applikation die passende Lösung erstellt werden kann – ob eine leistungsstarke Cloud-basierte Datenerfassung, -analyse oder eine Automatisierung. Im Bereich der Solarenergie denkbar wäre beispielsweise die Prognose der Ertragsdaten unter Einbeziehung der Wetterinformationen und Schattenverläufe. Darüber hinaus können die Daten an andere Cloud-basierte Systeme übermittelt werden, welche sie detaillierter auswerten und so unter anderem erkennen, wann eine vorbeugende Wartung notwendig ist.

Bedienerfreundlicher Aufbau

Mit dem zur Verfügung gestellten Software Development Kit (SDK) programmiert der Anwender so genannte Application Container, die anschließend in der Proficloud beliebig oft instanziiert und betrieben werden. Die Application Container sorgen dafür, dass die Software zuverlässig funktioniert, nachdem sie von der Entwicklungsumgebung in die Proficloud portiert worden ist. Als Beispiel für eine in der Proficloud laufende Software sei ein Solar-Monitoring oder –Management genannt, welche auf Basis einer umfassenden Analyse der Sensor- und Gerätedaten Ausfälle rechtzeitig vorhersagen und somit die Gesamtwartungskosten senken. Phoenix Contact stellt eine Plattform bereit, auf der Web-Anwendungen, Dienstleistungen und mobile Applikationen aufgebaut werden können. Die Anbieter von Überwachungs- und Managementlösungen müssen sich also nicht um den Betrieb und die Wartung der IoT-Plattform kümmern.

Schnittstelle zum WWW

Proficloud zielt auf die Kombination des Kommunikationsstandards Profinet und des Internets ab, um die Automatisierung mit der Cloud zu verschmelzen. Auf diese Weise wird das Übertragungsprotokoll um die Möglichkeiten des World Wide Web erweitert. Proficloud stellt folglich die Routing-Fähigkeit von Profinet her, sodass der Standard Daten ebenfalls über das Internet weiterleiten kann.

In der Regel setzt sich eine Proficloud-Anwendung aus mindestens einem Proficloud-Koppler, einem Proficloud–Device und einem Profinet-Controller zusammen. Als Controller kann das Gerät eines beliebigen Anbieters genutzt werden, sofern es die Profinet-Spezifikation erfüllt. Der Proficloud-Koppler verbindet das lokale Profinet-Netzwerk über zwei Ethernet-Interfaces mit der Proficloud. Während die eine Schnittstelle dem Anschluss an das lokale Profinet-System dient, erfolgt die Anbindung an das Internet über das zweite Interface. Anschließend initiiert der Koppler automatisch eine Verbindung mit der Proficloud und ist nach kurzer Zeit einsatzbereit. Gleiches gilt für die Proficloud-Devices, die auch an das Internet angeschlossen werden und sich automatisch mit der Proficloud verbinden. Danach muss sie der Anwender lediglich in der Proficloud mit der UUID (Universal Unique Identifier) registrieren und einem Proficloud-Koppler zuordnen. Über die UUID werden die Informationen in verteilten Systemen eindeutig gekennzeichnet. Sie besteht aus einer 16-Byte-Zahl, die hexadezimal notiert und in fünf Gruppen unterteilt ist, beispielsweise 480a0456-c27b-22b8-a784-651257850120. Nach der Registrierung nimmt das System die Kommunikation über die Proficloud auf.

Einfache Web-Kopplung

Aber wie lässt sich das lokale Profinet-Netzwerk um das Internet erweitern, obwohl es eigentlich nicht routing-fähig ist? Sobald eine Verbindung zum Internet und der Proficloud vorliegt, sendet das Proficloud-Device seine Prozessdaten an die Proficloud. In diesem Teil der Verbindung wird eine HTTP-basierte Übertragung über Web-Sockets zwischen dem Device und der Proficloud hergestellt. Die Initiierung erfolgt in jedem Fall nur durch den Proficloud-Koppler oder das Device. Aufgrund der strikten Outbound Connection ist sichergestellt, dass keine unerwünschten Verbindungen aus dem Internet zu den Proficloud-Geräten aufgebaut werden können. Steht der Anschluss, wird im Proficloud-Koppler eine Profinet-Instanz für jedes angekoppelte Proficloud-Device erstellt. Das Device erhält eine eigene IP- und MAC-Adresse, die im lokalen Profinet-Netzwerk entsprechend dargestellt ist. Dann kann der Anwender alle Proficloud-Teilnehmer wie ein lokales Profinet-Gerät programmieren.

Bei den Proficloud-Devices handelt es sich sowohl um physikalische I/O-Geräte wie virtuelle Proficloud-Module. Als physikalische Proficloud-I/O-Devices kommen Derivate der Kleinsteuerung AXC 1050 zur Anwendung, die über eine spezielle Firmware und den Proficloud-Stack mit der Proficloud kommunizieren. Die virtuellen Proficloud-Devices können jede Art von Internet-Diensten sein – beispielsweise Wetterdaten, Energiepreise oder ein virtueller Datenlogger -, die in das Profinet-System eingebunden werden.

Sicher skalieren und vernetzen

Die vollständige Skalierbarkeit ist ein Faktor, der für die Nutzung der Proficloud spricht. Außerdem liefert Phoenix Contact bereits eine Plattform, auf der Anwender eigene Software zur Datenerfassung, -analyse und –visualisierung betreiben sowie die Informationen sicher mit weiteren Teilnehmern teilen können. Darüber hinaus lassen sich die Daten weltweit aggregieren und durch die Ankopplung an Big-Data-Anwendungen umfassend auswerten. Die Hybrid-Cloud erlaubt den Internet-gestützten Betrieb bestimmter Services bei öffentlichen Anbietern, während besonders schützenswerte Anwendungen und Daten im eigenen Unternehmen verbleiben. Ferner lassen sich Third-Party-Applikationen einfach anschließen und in interne Lösungen integrieren. Ein wichtiger Vorteil von Proficloud liegt zudem in der sicheren Plattform, die ein hohes Maß an Security und Verfügbarkeit bietet. Dazu wird die Datenübertragung zwischen sämtlichen Proficloud-Teilnehmern verschlüsselt.

Bildergalerie

  • Aufbau einer Proficloud-Lösung: In der Regel setzt sich eine Proficloud-Anwendung aus mindestens einem Proficloud-Koppler, einem –Device und einem Profinet-Controller zusammen.

    Bild: Phoenix Contact

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