DE102013016943A1

DE102013016943A1 - Automation Cloud Server

Info

Publication number: DE102013016943A1
Application number: DE201310016943
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-10-13
Filing date: 2013-10-13
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Neuer Automation Cloud Server für die Vernetzung in der industriellen Automation Die Anzahl der Konten und kommunizierenden Geräte in der Fabrik der Zukunft mit sogenannten Cyber Physical Systems (CPS) wird sich im Vergleich zu heutigen Automatisierungslösungen deutlich erhöhen. Daraus abgeleitet wird das Bedürfnis an Sicherheit und Verfügbarkeit der Automatisierungsnetze ebenfalls stetig steigen. Der Ruf nach einem neuen Standard in der Kommunikation, der alle zukünftigen Teilnehmer miteinander unabhängig kommunizieren lässt, wird immer lauter. Die vergangenen letzten Jahrzehnte in der industriellen Kommunikation haben jedoch gezeigt, dass ein einziger Standard, der alle Applikationen gleichermaßen unterstützt und begünstigt, nicht sinnvoll und nicht möglich ist. Der Automation Cloud Server bietet eine standardisierte Connectivity Methode, die Geräte in der Automation mit verschiedenen Protokollen sicher und verfügbar vernetzt. Eine auf dem serverbasierten Cloud-Computing-Ansatz beruhende Methode bietet hier eine geeignete Connectivity Lösung für die CPS. Hierbei sprechen wir in der Fertigungsautomation von einer Private Cloud im Gegensatz zur internetbasierenden Public Cloud. Für die Private Connectivity Automation Cloud lässt sich ein einheitliches und standardisierbares Objektmodell schaffen, über welches die Daten ausgetauscht werden. Der Automation Cloud Server eignet sich durch sein Bridging Konzept auch für die Anbindung und Migration heutiger verschiedenster Feldbus-Standards. Jeder Teilnehmer kommuniziert mit der Automation Cloud über sein eigenes Kommunikationsprotokoll. Danach werden die Daten auf das Objektmodell reduziert und können in beliebige andere Protokolle umgewandelt werden. Das Konzept sieht auch eine sogenannte Off-Grid Cloud vor, in der die Kommunikation direkt zwischen den Teilnehmern läuft und die Cloud nur für das Management zuständig ist. Spezielle Switches, die von der Cloud gemanagt werden, ermöglichen aus Sicherheitsgründen Netzwerkteilnehmer freizugeben oder zu sperren. Zertifikate und Verschlüsselung sind Hoheitsaufgaben der Cloud. Im Cloud Management des Automation Cloud Servers können auch Regeln hinterlegt werden, neue Teilnehmer automatisch je nach Typ und Security-Klassifikation direkt in das Netzwerk eintreten zu lassen. So lassen sich zum Beispiel auch dynamische Netzwerk- und Kommunikations-Strukturen realisieren wie sie für CPS notwendig sind. Teilnehmer können sich zu einem Netzverbund dynamisch und abhängig von der temporären Applikation zusammenfinden und sind nicht mehr starr über eine Automatisierungspyramide hierarchisch miteinander verbunden. Neben Sicherheit und Verfügbarkeit ist auch ein einfaches Handling, Wartung und Diagnose in größer und komplexer werdenden Netzwerken von Bedeutung. Der Cloud-Ansatz bietet hier Vorteile auch für die Instandhaltung und das Netzwerkmanagement. Durch die Migration heutiger und zukünftiger Feldbus-Standards in ein einheitliches Objektmodell bietet die Connectivity Automation Cloud Investitions-Sicherheit sowie fortschrittliche und effiziente Automatisierungs-Lösungen auf CPS-Basis.New Automation Cloud Server for Networking in Industrial Automation The number of accounts and communicating devices in the factory of the future with so-called Cyber Physical Systems (CPS) will increase significantly compared to today's automation solutions. Derived from this, the need for security and availability of automation networks is also rising steadily. The call for a new standard in communication that lets all future participants communicate with each other independently is becoming louder and louder. The past decades in industrial communication have shown, however, that a single standard that supports and favors all applications equally does not make sense and is not possible. The Automation Cloud Server provides a standardized connectivity method that securely and available networks devices in the automation with different protocols. A method based on the server-based cloud computing approach provides a suitable connectivity solution for the CPS. In production automation, we speak of a private cloud in contrast to the Internet-based public cloud. For the Private Connectivity Automation Cloud, a uniform and standardizable object model can be created, through which the data can be exchanged. Due to its bridging concept, the Automation Cloud Server is also suitable for the connection and migration of today's most diverse fieldbus standards. Each participant communicates with the Automation Cloud via its own communication protocol. Thereafter, the data is reduced to the object model and can be converted to any other protocols. The concept also includes a so-called off-grid cloud, in which the communication runs directly between the participants and the cloud is only responsible for the management. Special switches managed by the cloud allow network users to be unlocked or blocked for security reasons. Certificates and encryption are sovereign tasks of the cloud. In the Cloud Management of the Automation Cloud Server, rules can also be defined to allow new participants to automatically enter the network automatically, depending on their type and security classification. For example, dynamic network and communication structures can be realized as they are necessary for CPS. Subscribers can come together to form a network dynamically and depending on the temporary application and are no longer rigidly connected to each other via an automation pyramid. In addition to safety and availability, simple handling, maintenance and diagnostics are important in larger and more complex networks. The cloud approach also offers advantages for maintenance and network management. By migrating current and future fieldbus standards into a single object model, the Connectivity Automation Cloud offers investment security and advanced and efficient CPS-based automation solutions.

Description

Stand der Technik und Situation:State of the art and situation:

Die Anzahl der Konten und kommunizierenden Geräte in der Fabrik der Zukunft mit sogenannten Cyber Physical Systems (CPS) wird sich im Vergleich zu heutigen Automatisierungslösungen deutlich erhöhen. Daraus abgeleitet wird das Bedürfnis an Sicherheit und Verfügbarkeit der Automatisierungsnetze ebenfalls stetig steigen. Es gibt heute keinen gemeinsamen Standard in der Kommunikation, der alle Teilnehmer miteinander unabhängig kommunizieren lässt. Die vergangenen letzten Jahrzehnte in der industriellen Kommunikation haben jedoch gezeigt, dass ein einziger Standard, der alle Applikationen gleichermaßen unterstützt und begünstigt, nicht sinnvoll und nicht möglich ist.The number of accounts and communicating devices in the factory of the future with so-called Cyber Physical Systems (CPS) will increase significantly compared to today's automation solutions. Derived from this, the need for security and availability of automation networks is also rising steadily. Today, there is no common standard in communication that lets all participants communicate with each other independently. The past decades in industrial communication have shown, however, that a single standard that supports and favors all applications equally does not make sense and is not possible.

Problem:Problem:

In Zukunft wird es aber notwendig sein das sich Netzwerke in der Automation dynamisch bilden können und keine starre Struktur mehr vorherrschen wie heute. Heute können nur Geräte die am gleichen Feldbussnetzwerk hängen und ein bestimmtes einheitliches Protokoll sprechen miteinander kommunizieren. Müssen dann aber bestimmte Geräte die verschiedene Protokolle sprechen miteinander kommunizieren ist diese entweder nicht möglich oder es werden starre Gateways benötigt. Ein anderer Ausweg heute ist der Weg über die Automatisierungspyramide, also die Hierarchie von Steuerungsebene und Leitebene. Dort werden heute in der IT Schnittstellen angeboten die eine Querkommunikation ermöglichen. Da aber in den Netzten der Zukunft keine Automatisierungspyramide mehr existiert wir die Netzwerkzuordnung dynamisch.In the future, however, it will be necessary that networks in automation can form dynamically and no more rigid structure prevail as they do today. Today, only devices that are connected to the same fieldbus network and communicate with one common protocol can communicate with each other. If, however, certain devices that communicate different protocols must communicate with each other, this is either not possible or rigid gateways are required. Another way out today is the path via the automation pyramid, ie the hierarchy of control level and management level. There are now offered in the IT interfaces that allow cross-communication. But since there is no more automation pyramid in the networks of the future, we dynamically assign the network.

Lösungsolution

Die Lösung ist der Connectivity Automation Cloud Server für die flexible und Herstellerneutrale unabhängige Kommunikation. Mit dem Automation Cloud Server lässt sich ein einheitliches und standardisiertes Objektmodell schaffen, über welches die Daten ausgetauscht werden und verschiedene Protokolle ineinander übertragen werden, d. h. gebridged werden. Jeder Teilnehmer kommuniziert mit dem Automation Cloud Server wenn nötig über sein eigenes Kommunikationsprotokoll. Danach werden die Daten auf das Objektmodell reduziert und können in beliebige andere Protokolle umgewandelt werden. Der Automation Cloud Server sieht auch eine sogenannte Off-Grid Cloud vor, in der die Kommunikation direkt zwischen den Teilnehmern läuft und der Automation Cloud Server nur für das Management zuständig ist. Spezielle Switches, die von dem Cloud Server gemanagt werden, ermöglichen aus Sicherheitsgründen Netzwerkteilnehmer freizugeben oder zu sperren. Zertifikate und Verschlüsselung sind Hoheitsaufgaben des Automation Cloud Servers. Im Automation Cloud Server Management können auch Regeln hinterlegt werden, neue Teilnehmer automatisch je nach Typ und Security-Klassifikation direkt in das Netzwerk eintreten zu lassen. So lassen sich zum Beispiel auch dynamische Netzwerk- und Kommunikations-Strukturen realisieren wie sie für CPS notwendig sind. Teilnehmer können sich zu einem Netzverbund dynamisch und abhängig von der temporären Applikation zusammenfinden und sind nicht mehr starr über eine Automatisierungspyramide hierarchisch miteinander verbunden. Neben Sicherheit und Verfügbarkeit ist auch ein einfaches Handling, Wartung und Diagnose in größer und komplexer werdenden Netzwerken von Bedeutung. Der Automation Cloud Server bietet hier Vorteile auch für die Instandhaltung und das Netzwerkmanagement. Durch die Migration heutiger und zukünftiger Feldbus-Standards in ein einheitliches Objektmodell bietet der Automation Cloud Sever Investitions-Sicherheit sowie fortschrittliche und effiziente Automatisierungs-Lösungen auf CPS-Basis.The solution is the Connectivity Automation Cloud Server for flexible and vendor independent communication. The Automation Cloud Server can be used to create a consistent and standardized object model through which the data is exchanged and different protocols are transmitted into each other, ie. H. be bridged. Each participant communicates with the Automation Cloud Server via its own communication protocol, if necessary. Thereafter, the data is reduced to the object model and can be converted to any other protocols. The Automation Cloud Server also provides for a so-called off-grid cloud, in which the communication runs directly between the participants and the Automation Cloud Server is only responsible for the management. Special switches managed by the cloud server allow network users to be unlocked or blocked for security reasons. Certificates and encryption are the sovereign tasks of the Automation Cloud Server. In the Automation Cloud Server Management, rules can also be defined to allow new participants to automatically enter the network automatically, depending on their type and security classification. For example, dynamic network and communication structures can be realized as they are necessary for CPS. Subscribers can come together to form a network dynamically and depending on the temporary application and are no longer rigidly connected to each other via an automation pyramid. In addition to safety and availability, simple handling, maintenance and diagnostics are important in larger and more complex networks. The Automation Cloud Server also offers advantages for maintenance and network management. By migrating current and future fieldbus standards into a single object model, the Automation Cloud Sever provides investment security and advanced and efficient CPS-based automation solutions.

Claims

Automation Cloud Server for automated production in conjunction with fieldbus systems or Industrial Ethernet fieldbus networks, such as For example, the protocolls Profinet, Powerlink, Etherrcat, Ethernet IP, Modbus TCP and future standards are characterized by the fact that the communication connection is routed via the Automation Cloud Server and it allows the different network participants to communicate dynamically and flexibly according to a predefined set of rules or not. The rules work like a firewall. A network is created dynamically depending on the current application. The rules are rigid or controlled by a program.

Automation cloud server according to claim 1, characterized in that the Automation Cloud Server, the Specific Protocols are converted into a single and standardized object data model of the different protocols in the form of bridging can communicate with each other but also the same types of protocols.

Automations Cloud Server characterized in that the Automation Cloud Server can form so-called off-grid clouds in which the connection management and the rules are handled by him and the communication is handled directly via the fieldbus network. The switch in the fieldbus network is controlled by the Automation Cloud Manager.