Was Cloud Computing für Automatisierer bedeutet

Wolken stehen in Grafiken derzeit oft an der Stelle, bei der es um das Internet geht – natürlich Schönwetterwolken. Die interne Infrastruktur mit Firewalls, Routern, Datenbanken, Analysetools, File- und E-Mail-Servern sowie Endgeräten ist detailliert dargestellt; der Datenverkehr mit Linien zur Wolke skizziert. Bei der Kommunikation in die Cloud zeichnet sich ab, dass sich Protokolle wie OPC UA und MQTT durchsetzen werden.

Nach unten zur Anlage reicht meist der Platz nicht aus, um die Flut an verfügbaren Kommunikationsinterfaces aufzuführen. Anwender möchten sich mit der internen Technologie mitunter aber auch gar nicht auseinandersetzen müssen, sondern einfach die Daten ihrer Maschinen oder Anlage auf dem Tablet, Smartphone oder einem anderen Rechner anzeigen – möglichst in einem individuellen Dashboard, mit eigenem ‚look and feel‘ und abgestimmt auf die jeweilige Applikation. Zielsysteme sind die typischen Mobil Devices. Das bedeutet wiederum ein Web-basiertes Frontend, ohne zusätzliche Softwaretools.

Niemand will sich mehr in die Abhängigkeit eines einzelnen Lieferanten begeben, wie es in der Vergangenheit oft bei den Steuerungen und Bussystemen der Fall war: Entwicklungswerkzeuge mussten auf einem Windows PC installiert werden und das generierte SPS-Programm lief nur auf einer speziellen Hardware.

Die Konsequenz aus diesen Markt-Anforderungen an eine Cloud-Plattform: Die gesamte Technologie muss offen, Hardware- und Betriebssystem-unabhängig gestaltet sein. Daher kommen für eine Cloud-Plattform nur Web-Technologien in Frage sowie offene Schnittstellen, die es dem Anwender ermöglichen, weitere Dienste bei Bedarf zu adaptieren.

Exor hat sich zum Ziel gesetzt, diese Anforderungen mit der Cloud-Plattform Corvina umzusetzen.

Offenheit und Web-Standards sorgen für Skalierbarkeit

Grundlage für sämtliche Cloud-Spielarten ist die Virtualisierung. Denn nur so lassen sich die vorhandenen Hardware-Ressourcen bestmöglich ausnutzen. Für Modelle wie PaaS (Platform as a Service) ist Virtualisierung zudem unabdingbar, um auf derselben Hardware die Applikationen verschiedene Mandanten betreiben zu können. Im Zentrum der Corvina Cloud steht ein leistungsfähiger Servicebus, basierend auf der Visualization and Connectivity Software JMobile. Der Servicebus managed alle Events und sorgt für die Verteilung auf die jeweiligen Dienste mithilfe von Web-Technologien.

An Hardware stehen mit der X-Plattform verschiedene Panel/Industrie-PCs zur Verfügung. Das Portfolio reicht von Hutschienen-montierbaren Geräten, über Schaltschrank-Einbaugeräte bis hin zu feldtauglichen IP67-Geräten. Alle Produkte basieren auf Yocto-Linux mit der Echtzeit­erweiterung des Open Source Automation Development Lab (OSADL). Für die erforderliche Rechenleistung sorgt ein MicroSOM (System on Module) mit IMX6-Dual-Lite- (1 GHz Systemtakt) oder mit einem IMX6-Quad-Prozessor (1,2 GHz). Die Kommunikation erfolgt über drei Ethernet-Schnittstellen mit drei MAC-Adressen. Die integrierte Open-VPN- und Open-SSL-Lösung ermöglicht einen ebenso einfachen wie sicheren Zugang zu den Maschinen und Anlagen.

Steuerungsprogrammierung in der Cloud – warum nicht?

Mit den eX-Servern 105 und 3800R stehen zwei Gerätebaureihen für den Einstieg in das Thema Cloud bereit. Exor

Zentraler Zugangspunkt bildet das Portal der Corvina Cloud. Als Steuerung dient Codesys oder die XPLC nach IEC 61131-3 von Exor. Hinsichtlich Kommunikation werden traditionelle Feldbusse wie CAN, Modbus RTU, Profibus und KNX sowie Ethernet-basierende Protokolle, wie Profinet, Ethercat, Ethernet/IP, Powerlink und Bacnet unterstützt. Zudem sind ein OPC-UA-Interface und MQTT implementiert. Darüber hinaus ist auch Ethernet TSN entsprechend dem Standard IEEE 802.1 TSN (Time Sensitive Network) verfügbar. Als Kommunikationsprotokoll dient
OPC-UA-Pub/Sub ( Publisher/Subscriber). Über ein Modulkonzept lassen sich beliebige Schnittstellen sowie Ein- und Ausgänge ergänzen. Neben der GPRS-Anbindung sind Funkschnittstellen, wie WiFi, NFC und Bluetooth, integriert.

Die Programmierung der Applikationen für die X-Plattform erfolgt im Framework JMobile Studio, beispielsweise mittels des integrierten Note-RED-Editors. Damit werden Nodes und Flows für die Kommunikation in die Cloud erstellt. Moderne Software-Technologien wie Docker, QT, SVG, Node js und HTML5 kommen bei der Plattform zum Einsatz. Flexible Canvas-Widgets (HTML5) ermöglichen die Gestaltung einer bedienerfreundlichen Navigation, sowie die übersichtliche Geräte-Verwaltung mit Remote- und Reportwerkzeugen. Die Client-Server-Architektur von JMobile basiert auf aktuellen
Web-Technologien, die eine zukunftsorientierte Steuerung und Fernüberwachung über beliebige Browser und unterschiedliche Geräte (Smartphone, Tablet oder Computer) unterstützen.

Um Anwendern den Einstieg in das Cloud Computing zu vereinfachen, gibt es vorkonfigurierte Hardware: Der eXserver105 adressiert Datenserver-Anwendungen in kleinen bis mittleren Applikationen. Basierend auf einer Intel-CPU Atom x5-E3930 Dual Core 1,8 GHz, 4GD DDR3L und 16 GB eMMC-Speicher ist der lüfterlose Box PC das Einstiegsmodell, um erste Erfahrungen zu sammeln.

Der ebenfalls lüfterlose PC eXserver 3800R mit RAID-System stellt mit den Intel Core Prozessoren (i7/i5/i3) genügend Leistung für rechenintensive Applikationen bereit. Dazu stehen bis zu 64 GB DDR4 Speicher zur Verfügung sowie mehrere Optionen und Speichermedien wie M.2, HDD, mSATA oder SSD. Zwei interne Mini-PCIe-Steckplätze ermöglichen zusätzlich individuelle Anpassungen. Ausgestattet mit optionalem Gigabit Ethernet, WiFi, 3.5 G-Modul, GPIO sowie den Klassikern RS232/422/485, lassen sich beliebige Kommunikationsverbindungen konfigurieren.

Cloud-Infrastruktur – es muss nicht immer public sein

Mit beiden Servern kann die Cloud lokal in der Fabrik installiert und betrieben werden. Teile der Infrastruktur lassen sich aber auch an Dienstleister mit Rechenzentrum auslagern. Mit der Corvina-Plattform legt man sich auch nicht auf einen speziellen Anbieter fest, beispielsweise Microsoft, Amazon oder IBM. Vielmehr können Anwender den Schritt zu einer IaaS-Implementierung  (Infrastructure as a Service) flexibel gestalten. Bei IaaS unterhält der Kunde keine eigene IT-Infrastruktur wie Archivierungs- und Backup-Systeme oder Server, sondern mietet die Verfügbarkeit dieser Ressourcen. Die Corvina-Cloud nutzt in solchen Konstellationen die Infrastruktur dieser Anbieter. Das wahrscheinlich am weitesten verbreitete Nutzungsmodell für Cloud-Dienste dürfte jedoch SaaS (Software as a Service) sein, bei dem auch die Software als Dienstleistung genutzt wird. Exors komplette Entwicklungsumgebung für das Erstellen und den Betrieb von Geschäftsanwendungen ist wiederum als PaaS aufgesetzt.

Mittelständische und große Unternehmen verfügen in der Regel über eine bestehende Infrastruktur und wollen darauf  auch nicht verzicheten. Zu groß ist das Risiko der totalen Abhängigkeit. Hier bietet sich eine hybride Cloud-Strategie an. Der Vorteil des Technologie-Mix: Das Kerngeschäft kann auf der eigenen Infrastruktur laufen, während weniger wichtige Bereiche oder plötzliche Bedarfsspitzen via Cloud Computing abgefedert werden. Auch das lässt sich mit der Plattform
realisieren.

(sk)