DE102016215742A1 - Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System - Google Patents

Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System Download PDF

Info

Publication number
DE102016215742A1
DE102016215742A1 DE102016215742.6A DE102016215742A DE102016215742A1 DE 102016215742 A1 DE102016215742 A1 DE 102016215742A1 DE 102016215742 A DE102016215742 A DE 102016215742A DE 102016215742 A1 DE102016215742 A1 DE 102016215742A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
real
middleware
gateway
data source
time capable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016215742.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Simon Kuebler
Steffen Muench
Holger Schnabel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102016215742.6A priority Critical patent/DE102016215742A1/de
Priority to CN201780051632.2A priority patent/CN109565526B/zh
Priority to US16/325,760 priority patent/US10805116B2/en
Priority to PCT/EP2017/066911 priority patent/WO2018036708A1/de
Publication of DE102016215742A1 publication Critical patent/DE102016215742A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/66Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/02Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
    • H04L67/025Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP] for remote control or remote monitoring of applications
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/02Network architectures or network communication protocols for network security for separating internal from external traffic, e.g. firewalls
    • H04L63/029Firewall traversal, e.g. tunnelling or, creating pinholes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01Protocols
    • H04L67/12Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/14Session management
    • H04L67/141Setup of application sessions
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50Network services
    • H04L67/56Provisioning of proxy services
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08Protocols for interworking; Protocol conversion

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gateway (300) zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System, mit einer echtzeitfähigen Middleware (320) und einer nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) auf einem gemeinsamen Betriebssystem (302), wobei auf der nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) eine Anwendung zum Kommunizieren über ein Netzwerkprotokoll ausgeführt wird und die nicht-echtzeitfähige Middleware (350) ein Framework umfasst, wenigstens einer Hardwareschnittstelle, über den das Datenquellensystem an die echtzeitfähige Middleware (320) anbindbar ist, wenigstens einer Hardwareschnittstelle, über den das IT-System an die nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) anbindbar ist, einer Softwareschnittstelle (380), die dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der echtzeitfähigen Middleware (320) und der nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) zu ermöglichen, und wobei das Gateway eingerichtet ist, über das Framework vordefinierte Softwareschnittstellen (für einzelne Komponenten des Datenquellensystems, die an die echtzeitfähigen Middleware (320) anbindbar sind, oder für Komponenten des IT-Systems bereitzustellen, sowie ein Verfahren Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System.

Description

  • Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Vernetzung von Maschinen und betrifft ein Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System.
  • Stand der Technik
  • Bei der Vernetzung von Maschinen, beispielsweise auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik, ist mittlerweile der Begriff "Industrie 4.0" geläufig. Darunter ist die Vernetzung von Maschinen bzw. Anlagen und insbesondere auch deren Anbindung an das Internet bzw. das Internet der Dinge (sog. IoT, "Internet of Things") zu verstehen. Aus der EP 2 302 473 B1 ist beispielsweise eine Anbindung einer industriellen Anlage an das Internet bekannt.
  • Die Maschinen bzw. Anlagen selbst können dabei in Steuerungssysteme integriert sein, mit denen ein automatisierter Ablauf ermöglicht werden kann. In einem Steuerungssystem ist dabei in der Regel eine SPS, d.h. eine speicherprogrammierbare Steuerung, vorgesehen, die entsprechende Abläufe steuern kann.
  • Aus der DE 10 2013 218 566 A1 ist beispielsweise ein Kommunikationsmodul bekannt, das eine Anbindung an einen Feldbus, wie er in Steuerungssystemen verwendet wird, ermöglicht und eine Benutzerschnittstelle für eine Bedienperson bereitstellt.
  • Aus der DE 10 2011 005 062 A1 ist beispielsweise eine sog. Feldzugriffseinheit bekannt, die eine Anbindung von Feldgeräten, die an einem Feldbus angeordnet sind, an einen Server ermöglicht.
  • Aus der DE 10 2012 003 370 A1 ist beispielsweise ein Adapter für einen Feldbus, hier Profinet, bekannt, der über eine Mikroprozessor-Schnittstelle an einen Industrie-PC angebunden werden kann und Datenschnittstellen einerseits für Echtzeitdaten und andererseits für Nicht-Echtzeitdaten bereitstellt.
  • Bei neueren Maschinen bzw. Anlagen sind eine entsprechende Anbindung bzw. die hierfür nötigen Mechanismen wie beispielsweise ein Ethernet-Anschluss und eine Variablenbereitstellung der relevanten Maschinendaten in der Regel bereits vorgesehen. Jedoch beträgt der Lebenszyklus einer gesamten Fertigungsanlage meist zwischen 10 und 40 Jahren. Dies bedeutet, dass sehr viele solcher Anlagen bzw. Maschinen, die derzeit in Betrieb sind, nicht vernetzungsfähig sind.
  • Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit zur Anbindung, insbesondere auch zur nachträglichen Anbindung, eines Datenquellensystems, wie z.B. eines Steuerungssystems oder einer Maschine, an ein IT-System, insbesondere das Internet oder ein Intranet, anzugeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Gateway und ein Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System aufweisend eine Anzahl vernetzter Recheneinheiten mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Im Rahmen der Erfindung dient ein Gateway zur Anbindung eines Datenquellensystems, z.B. eines Steuerungssystems oder einer Maschine, an ein IT-System. Dazu weist das Gateway eine echtzeitfähige Middleware und eine nicht-echtzeitfähige Middleware auf einem gemeinsamen Betriebssystem auf. Dabei wird auf der nicht-echtzeitfähigen Middleware eine Anwendung zum Kommunizieren über ein Netzwerkprotokoll, beispielsweise TCP/IP, OPC-UA oder http(s), ausgeführt und die nicht-echtzeitfähige Middleware umfasst ein Framework. Echtzeitfähig bedeutet dabei, dass einzelne Rechenschritte innerhalb definierter Zeitspannen abgeschlossen sind. In echtzeitfähigen Umgebungen kann garantiert werden, dass ein Rechenergebnis rechtzeitig vorliegt, so dass insbesondere in Industriemaschinen die Bewegungen unterschiedlicher Aggregate auch synchron ablaufen.
  • Je nach Verwendungszweck kann die Art des Betriebssystems gewählt werden, jedoch ist beispielsweise Linux als Betriebssystem gerade im Bereich der industriellen IT-Systeme zweckmäßig.
  • Weiterhin weist das Gateway wenigstens eine Hardwareschnittstelle, über die das Datenquellensystem an die echtzeitfähige Middleware (auch als Diensteschicht oder Zwischenanwendung bezeichnet) des Gateways anbindbar ist, und wenigstens eine Hardwareschnittstelle, über die das IT-System an die nicht-echtzeitfähige Middleware anbindbar ist, auf. Bei diesen Schnittstellen kann es sich um typische für den jeweiligen Bereich verwendete Schnittstellen handeln. Für die Anbindung des Datenquellensystems kommen beispielsweise Schnittstellen für Sensoren, wie z.B. analoge und digitale Schnittstellen oder spezielle Sensorschnittstellen wie SPI (Serial Peripheral Interface), IO-Link oder Bluetooth Low Energy (BLE), und für einen Feldbus, beispielsweise Ethernet (sog. Industrial Ethernet), in Frage. Echtzeitfähige Ethernet-basierte Feldbusse sind bspw. in der Norm IEC 61784-2 aufgeführt. Denkbar sind auch USB- oder drahtlose Schnittstellen, wie Bluetooth oder W-LAN. Für die Anbindung des IT-Systems, bei dem es sich beispielsweise um einen an das Internet angebundenen Server oder eine Cloud handelt, kommen beispielsweise Ethernet, USB- oder drahtlose Schnittstellen wie Bluetooth oder W-LAN in Frage. Weiterhin ist eine Softwareschnittstelle vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der echtzeitfähigen Middleware und der nicht-echtzeitfähigen Middleware zu ermöglichen. Diese Schnittstelle ermöglicht einen Austausch zwischen den beiden Middlewares, die auf dem Betriebssystem vorhanden sind und parallel nebeneinander ausgeführt werden.
  • Zudem ist oder wird das Gateway dazu eingerichtet, über das Framework vordefinierte Softwareschnittstellen für einzelne Komponenten des Datenquellensystems, die an die echtzeitfähige Middleware anbindbar sind, oder für Komponenten des IT-Systems bereitzustellen.
  • Bei dem Framework kann es sich insbesondere um ein Software-Core-Framework handeln. Auf diese Weise können verschiedene Komponenten des Datenquellensystems, beispielsweise Sensoren, sehr einfach angebunden werden. Dabei können beispielsweise geeignete Treiber für die Komponenten vorgesehen sein. Ebenso können verschiedene Komponenten des IT-Systems wie Server oder andere Dienste sehr einfach und schnell vorgesehen bzw. angebunden werden. Über die nicht-echtzeitfähige Middleware können damit Dienste oder Datentransporte für alle an das Gateway anbindbaren Komponenten bereitgestellt werden.
  • Die Erfindung zielt darauf ab, Datenquellensysteme aufweisend wenigstens eine Datenquelle, wie z.B. eine Recheneinheit (z.B. speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), numerischen Steuerung (NC) oder CNC-Steuerung (Computerized Numerical Control)) oder einen Sensor, insbesondere bereits existierende, auf besonders einfache Weise "internetfähig" zu machen. Es handelt sich dabei um einen skalierbaren Ansatz, um Bestandsmaschinen ohne Programmierung nur mittels webbasierter Konfiguration nachzurüsten. Die Lösung bietet eine modulare Erweiterbarkeit um weitere Sensoren, Logiken und Provider und eine automatische Bereitstellung der dazugehörigen webbasierten Oberflächen.
  • Für die echtzeitfähige Middleware ist es zudem zweckmäßig, wenn darauf eine Anwendung zum Kommunizieren über Feldbus ausgeführt wird und/oder wenn sie SPS-Funktionalitäten, insbesondere das Ausführen des sog. Scanzyklus umfassend Input-Scan, Program-Scan und Output-Scan, umfasst. Hierzu kann die echtzeitfähige Middleware eine Firmware und eine geeignete Plattform, beispielsweise für Motion-Control Anwendungen oder Werkzeugmaschinen-Anwendungen (NC-Steuerung), umfassen. Eine Plattform, gelegentlich auch Schicht oder Ebene genannt, bezeichnet in der Informatik eine einheitliche Grundlage, auf der Anwendungsprogramme ausgeführt und entwickelt werden können. Sie befindet sich zwischen zwei Komponenten eines Rechnersystems. Für die Komponente, welche die Plattform nutzt, ist die Komponente darunter nicht sichtbar. Daher kann dieselbe Komponente über eine Plattform auf verschiedenen "Untergründen" (hier Firmware) betrieben werden. Vorzugsweise stellt die Plattform Funktionen für Motion-Logic-Anwendungen oder für Werkzeugmaschinen-Steuerungen bereit. Damit kann eine bestmögliche Anbindung und Kommunikation mit dem Datenquellensystem erreicht werden. Zudem können gewisse (oder auch alle) Funktionalitäten zur Steuerung des Datenquellensystems direkt in dem Gateway anstatt in einer separaten SPS übernommen werden. Damit kann das Gateway als SPS für das Datenquellensystem verwendet werden und es ist keine zusätzliche SPS nötig. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Gateway auf einer in dem Datenquellensystem vorhandenen Recheneinheit, insbesondere bereits einer SPS, erzeugt wird. Während nötige Hardwareschnittstellen zum Datenquellensystem in der Regel ohnehin schon vorhanden sind, können nötige Hardwareschnittstellen für das IT-System in der Regel sehr einfach vorgesehen werden. Es muss nun nur das Betriebssystem mit den erwähnten Middlewares und der Hardwareschnittstelle auf die Recheneinheit aufgebracht werden. Ein vorhandenes Datenquellensystem kann so nachträglich sehr einfach an das IT-System angebunden werden.
  • Es ist jedoch auch von Vorteil, wenn eine bereits vorhandene SPS des Datenquellensystems über das Gateway als zusätzliche Komponente an das Datenquellensystem angebunden wird. Dies ermöglicht eine einfache nachträgliche Anbindung, ohne ein bereits vorhandenes Datenquellensystem zu verändern. SPS-Funktionalitäten müssen in diesem Fall nicht auf dem Gateway vorhanden sein, können jedoch zusätzlich vorgesehen sein, um etwaige weitere Komponenten für das Datenquellensystem direkt an das Gateway anzubinden.
  • Bei gänzlich neu zu installierenden Datenquellensystemen kann das Gateway zudem von Anfang an als SPS verwendet werden, so dass hier initial eine Anbindung des Datenquellensystems an das IT-System bereitgestellt werden kann.
  • Für die nicht-echtzeitfähige Middleware ist es zweckmäßig, wenn sie Java-basiert ist, d.h. wenn sie beispielsweise eine Java-basierte Virtuelle Maschine umfasst. Dies ermöglicht eine besonders einfache Handhabung und Konfiguration. Weiterhin bietet die Java-basierte Virtuelle Maschine eine Plattformunabhängigkeit, was es ermöglicht, die nicht-echtzeitfähige Middleware auf unterschiedlichen Hardwareplattformen zu betreiben. Weiterhin bietet die Java-basierte Virtuelle Maschine die Möglichkeit, einfache IoT-Mechanismen auf einer Steuerung ausführen zu können, da die Mehrheit der IoT-Anwendungen in Java realisiert sind.
  • Besonders vorteilhaft zudem, wenn das Gateway auch dazu eingerichtet ist oder dazu eingerichtet wird, für die Anbindung der einzelnen Komponenten eine webbasierte Konfigurationsmöglichkeit bereitzustellen, insbesondere durch Ausführen einer Webserver-Anwendung. Damit ist keine Programmierung mehr nötig und die Anbindung neuer Komponenten kann sehr schnell, einfach und ohne Programmierkenntnisse erfolgen. Entsprechende Konfigurationsdialoge können dann beispielsweise bei Anschluss einer Komponente mit entsprechenden Attributen auf einem Bildschirm angezeigt werden.
  • Vorteilhafterweise ist oder wird das Gateway zudem dazu eingerichtet, über die nicht-echtzeitfähige Middleware Daten an mehrere einzelne Komponenten des IT-Systems zu übertragen und/oder Daten für die mehreren einzelnen Komponenten des IT-Systems bereitzustellen. Damit können eine Client-Funktionalität bzw. eine Server-Funktionalität mit dem Gateway bereitgestellt werden. Das IT-System kann damit auch viele verschiedene Komponenten wie verschiedene Server und/oder Clouds umfassen, die gleichzeitig bedient werden können.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es somit möglich, einerseits vorhandene Datenquellensysteme ohne Anbindung an ein IT-System sehr einfach nachträglich an ein IT-System anzubinden und andererseits, neue Datenquellensysteme sehr einfach und nachrüstbar an ein IT-System anzubinden. Insbesondere ist auch eine modulare Nachrüstung bzw. Einbindung weiterer Komponenten sehr einfach und schnell möglich.
  • Auch die Bereitstellung in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn, wie erwähnt, eine Recheneinheit bzw. SPS ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1a zeigt schematisch eine Anordnung mit Verwendung eines erfindungsgemäßen Gateways in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 1b zeigt schematisch eine Anordnung mit Verwendung eines erfindungsgemäßen Gateways in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
  • 2 zeigt schematisch eine Architektur eines erfindungsgemäßen Gateways in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 3 zeigt schematisch eine Softwarestruktur des internetfähigen Anteils eines erfindungsgemäßen Gateways in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In 1a ist schematisch eine Anordnung mit Verwendung eines erfindungsgemäßen Gateways 300 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Mittels des Gateways 300 wird dabei ein Datenquellensystem 100, beispielsweise ein Steuerungssystem oder eine Maschine, ein manueller Arbeitsplatz oder Prüfplatz, an ein IT-System 200 aufweisend eine Anzahl vernetzter Recheneinheiten, beispielsweise ein Intranet oder das Internet, angebunden. Insbesondere basiert die Vernetzung der Recheneinheiten auf TCP/IP als Netzwerkprotokoll.
  • Das Steuerungssystem 100 umfasst hier beispielhaft eine Maschine 110 mit drei Datenquellen, nämlich zwei Sensoren 115, 116 sowie eine SPS 150 zur Steuerung des Datenquellensystems 100. Bei dem Datenquellensystem 100 kann es sich beispielsweise um ein Automatisierungssystem im Rahmen eines Produktionsprozesses oder um eine Einzelmaschine handeln. Es versteht sich, dass auch weitere Sensoren und/oder Aktoren vorgesehen sein können.
  • Soll eine existierende Maschine, Anlage usw. mittels des Gateways sozusagen "internetfähig" gemacht werden, welche noch keine Datenquellen aufweist, können hier insbesondere Sensoren und ggf. Recheneinheiten eingesetzt und mit dem Gateway verbunden werden.
  • Bei dem IT-System 200, das dem Steuerungssystem 100 nebengeordnet ist, kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere Server und/oder Cloud-Dienste handeln. Dort können Daten und/oder Anwendungen hinterlegt werden. Ebenso können von dort entsprechende Daten und/oder Anwendungen bezogen werden.
  • Das Gateway 300 bildet hier nun die SPS, indem es auf der vorhandenen SPS 150 beispielsweise entsprechend erzeugt wird. Hierzu kann die Hardware der SPS oder aber beispielsweise auch eines Industrie-PCs, sofern ein solcher zu Steuerung verwendet wird, verwendet werden, auf die eine Software aufgebracht wird, wie sie nachfolgend noch beschrieben wird.
  • Das Gateway 300 kann nun mittels der Sensoren 115, 116 Maschinenzustände der Maschine 110 als Daten einsammeln. Über eine Logikschicht auf dem Gateway 300 können die Daten verarbeiten werden. Anschließend können die Daten dann an das IT-System 200 weitergeleitet werden. Im Übrigen kann das Gateway 300 auch weitere SPS-Funktionalitäten übernehmen, sodass die ursprünglich vorhandene SPS durch das Gateway ersetzt wird. Die Sensoren können weiterhin über herkömmliche Wege wie Digital- und Analoganbindung angeschlossen werden, aber auch moderne Industrie 4.0 Lösungen wie I/O-Link, Bluetooth Low Energy und USB sind denkbar. Ebenso können die Sensoren über einen Feldbus angeschlossen sein, der eine Echtzeitfähigkeit ermöglicht.
  • Über das auf der SPS 150 gebildete Gatway 300 können also Datenquellensysteme ohne ursprüngliche Anbindung an ein IT-System (sog. Brownfield) mit einem IT-System verbunden werden, ohne die bestehende Automatisierungslösung zu verändern. Solche vorhandenen Systeme können also mit der vorgeschlagenen Lösung nachgerüstet werden.
  • Ebenso können jedoch neu zu installierende Datenquellensysteme (sog. Greenfield), die wie in 1a gezeigt aufgebaut sind, aufgebaut werden, wobei von Anfang an das Gateway 300 als SPS verwendet wird.
  • Die Konfiguration des Gateways hinsichtlich der vorhandenen Komponenten im Datenquellensystem bzw. im IT-System kann mittels webbasierter Konfiguration ohne Programmierung erfolgen, womit ein sog. "Plug & Produce" erreicht und Inbetriebnahme-Zeiten minimiert werden können.
  • In 1b ist schematisch eine Anordnung mit Verwendung eines erfindungsgemäßen Gateways 300' in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Wie auch in 1a gezeigt, wird hier das Steuerungssystem 100 mit dem IT-System 200 verbunden.
  • Hier wird das Gateway jedoch nicht auf der SPS ausgebildet, sondern als eigenständige Komponente, hier als Gateway 300', bereitgestellt. In diesem Fall müssen auf dem Gateway 300' beispielsweise keine SPS-Funktionalitäten vorgesehen sein, sondern es kann ausreichend sein, die SPS über einen Feldbus anzuschließen.
  • In 2 ist schematisch eine Architektur eines erfindungsgemäßen Gateways in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die unterste Ebene des Gateways 300 bildet hierbei eine Hardware 301. Dabei kann es sich beispielsweise um die Hardware eines üblichen Industrie-PCs handeln oder auch um diejenige einer SPS.
  • Auf der Hardware 301 läuft ein Betriebssystem 320. Bevorzugt für IoT-Lösungen wie hier ist dabei insbesondere Linux als Betriebssystem. Auf der linken Seite ist nun ein echtzeitfähiger Anteil 320 zu sehen, der auf dem Betriebssystem 302 läuft und die typische SPS-Welt mit Firmware 321 und einer Plattform 322 als echtzeitfähige Middleware umfasst. Hier werden dann typische SPS-Funktionalitäten wie ein Steuerungsprogramm 330, ein Maschinenkommunikationsprotokoll 331, beispielsweise OPC-UA oder Ähnliches, Ein- und Ausgabe-Funktionen (I/O) 332 sowie Feldbusfunktionen 333 als Anwendungen bereitgestellt, sodass entsprechende Komponenten angebunden werden können.
  • Parallel dazu läuft auf dem Betriebssystem 302 ein nicht-echtzeitfähiger Anteil 350, hier rechts zu sehen, der die typische IoT-Welt mit einer Java-basierten virtuellen Maschine 351 und einem OSGi-Framework 352 als nicht-echtzeitfähige Middleware umfasst. Auf dieser Plattform können dann typische IoT-Anwendungen aufsetzen. Unter anderem können hierunter beispielsweise Cloud-Anbindungen 363, Datenverarbeitung und weitere IoT-Dienste 362 fallen. Zudem sind beispielhaft eine Bluetooth-Funktionalität 360 und eine USB-Funktionalität 361 als Anwendung gezeigt.
  • Über eine Softwareschnittstelle 380, die vorzugsweise ein Programmierinterface für Hochsprachenprogrammierungen ist, können alle Steuerungsfunktionalitäten aus der nicht-echtzeitfähige Middleware 350 (Java-Umgebung) aufgerufen und gesteuert werden. Somit können der echtzeitfähige Anteil bzw. die echtzeitfähige Middleware 320 und der nicht-echtzeitfähige Anteil bzw. die nicht-echtzeitfähige Middleware 350 nun untereinander bzw. miteinander kommunizieren. Das bedeutet, das deterministisch in Echtzeit Daten von Sensoren erfasst, über die Softwareschnittstelle 380 in die IoT-Welt transferiert und dort an ein IT-System weitergegeben werden können. Mit 390 und 391 sind nun beispielhaft zwei Anwendungen dargestellt, die auf dem Gateway 300 laufen können, um einem Benutzer beispielsweise eine einfache und schnelle Anbindung bzw. Konfiguration neuer Sensoren oder anderer Dienste zu ermöglichen.
  • Bei der Softwareschnittstelle 380 kann es sich insbesondere um ein sog. MLPI, ein "Motion Logic Programming Interface" handeln. Hierbei handelt es sich um eine Programmierschnittstelle für Hochsprachen wie C/C++, C#, VBA, Java oder LabVIEW. Diese kann verwendet werden, um Anwendungen zu schreiben, mit denen beispielsweise Steuerungen von Bosch Rexroth (IndraMotion XLC, MLC 13VRS) konfiguriert werden können. Dabei umgibt eine mlpi4Java-toolbox die mlpi-Core-Funktionalität als objektorientierte Java- Klassen mittels einer nativen Java-NDK-Bibliothek. Die Verwendung von mlpi4Java ermöglicht es, MLPI-Funktionen von der Java-Runtime-Umgebung aufzurufen. Anwendungen, die die mlpi4Javatoolbox verwenden, laufen nur auf der Java-Runtime-Umgebung auf Windows und Android und daher nicht auf der Ziel-Steuerung.
  • In 3 ist schematisch eine Softwarestruktur des nicht-echtzeitfähigen Anteils 350 eines erfindungsgemäßen Gateways in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der nicht-echtzeitfähige Anteil 350 umfasst dabei ein Core-Framework 400, das fest definierte Softwareschnittstellen 401, 402, 403 und 404 anbietet, über die in eine Plug-In-Struktur 450 benutzer-definierte Funktionen hinzugefügt werden können, hier beispielhaft eine Sensor-Funktion 451 mit einem Treiber 453 und Attributen 452, eine Logik 460, ein Daten-Provider 470 und eine Web-Applikation 480. Beispielsweise können über die Sensor-Funktion 451 Daten von einem Sensor 115 über die erwähnte Softwareschnittstelle empfangen, mit der Logik 460 bearbeitet und über den Daten-Provider 470 an das IT-System 200 übermittelt werden.
  • Das Core-Framework 400 bietet entsprechend Dienste 410 für Sensoren, Dienste 420 für die Logik und Dienste 430 für Daten-Provider an. Damit kann der gesamte Datentransport innerhalb des OSGi-Frameworks bzw. des nicht-echtzeitfähigen Anteils vom Sensortreiber bis hin zur Bereitstellung für den Provider gehandhabt werden. Weiterhin sind auch die entsprechenden Webanteile 441, 442, 443 und 444, zusammengefasst mit 440 bezeichnet, im Core-Framework 400 enthalten. Über entsprechende Konfigurationsschritte 411, 421 und 431 können damit die Dienste konfiguriert werden.
  • Das Core-Framework 400 bietet, wie erwähnt, fest definierte Softwareschnittstellen, an das sich beliebige Provider, Sensoren und Logiken andocken können. Bringen die angedockten Elemente die entsprechenden Attribute mit, so werden auch direkt die entsprechenden web-basierten Oberflächen, die beispielsweise für die Konfiguration eines Sensors benötigt werden, angezeigt. Weiterhin können parallel mehrere Provider betrieben werden, d.h. Daten können an mehrere Komponenten des IT-Systems parallel gesendet (Client-Funktionalität) bzw. für mehrere Komponenten parallel bereitgestellt (Server-Funktionalität) werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2302473 B1 [0002]
    • DE 102013218566 A1 [0004]
    • DE 102011005062 A1 [0005]
    • DE 102012003370 A1 [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm IEC 61784-2 [0012]

Claims (11)

  1. Gateway (300, 300') zur Anbindung eines Datenquellensystems (100) an ein IT-System (200) aufweisend mehrere vernetzte Recheneinheiten, mit einer echtzeitfähigen Middleware (320) und einer nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) auf einem gemeinsamen Betriebssystem (302), wobei auf der nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) eine Anwendung zum Kommunizieren über ein Netzwerkprotokoll ausgeführt wird und die nicht-echtzeitfähige Middleware (350) ein Framework (400) umfasst, wenigstens einer Hardwareschnittstelle, über den das Datenquellensystem (100) an die echtzeitfähige Middleware (320) anbindbar ist, wenigstens einer Hardwareschnittstelle, über den das IT-System (200) an die nicht-echtzeitfähige Middleware (350) anbindbar ist, einer Softwareschnittstelle (380), die dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation zwischen der echtzeitfähigen Middleware (320) und der nicht-echtzeitfähigen Middleware (350) zu ermöglichen, wobei das Gateway dazu eingerichtet ist, über das Framework (400) vordefinierte Softwareschnittstellen (401, 402, 403, 404) für einzelne Komponenten (115, 116) des Datenquellensystems (100), die an die echtzeitfähigen Middleware (320) anbindbar sind, oder für Komponenten des IT-Systems (200) bereitzustellen.
  2. Gateway (300, 300') nach Anspruch 1, wobei auf der echtzeitfähigen Middleware (320) eine Anwendung zum Kommunizieren über Feldbus ausgeführt wird und/oder wobei die echtzeitfähige Middleware (320) SPS-Funktionalitäten (330, 331, 332, 333) umfasst.
  3. Gateway (300, 300') nach Anspruch 1 oder 2, wobei die nicht-echtzeitfähige Middleware (350) Java-basiert ist.
  4. Gateway (300, 300') nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin dazu eingerichtet, für die Anbindung der einzelnen Komponenten eine webbasierte Konfigurationsmöglichkeit (480) bereitzustellen.
  5. Gateway (300, 300') nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin dazu eingerichtet, über die nicht-echtzeitfähige Middleware (350) Daten an mehrere einzelne Komponenten des IT-Systems (200) zu übertragen und/oder Daten für die mehreren einzelnen Komponenten des IT-Systems (200) bereitzustellen.
  6. Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems (100) an ein IT-System (200) mittels eines Gateways (300, 300') nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Datenquellensystem (100) an die echtzeitfähige Middleware (320) des Gateways (300, 300') und das IT-System (200) an die nicht-echtzeitfähige Middleware (350) des Gateways (300, 300') angebunden werden.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gateway (300, 300') als SPS für das Datenquellensystem (320) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mittels des Gateways (300') eine SPS (150) des Datenquellensystems (100) an das IT-System (200) angebunden wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gateway (300) auf einer Recheneinheit des Datenquellensystems (100), insbesondere einer SPS (150), erzeugt wird, oder wobei die Recheneinheit, insbesondere die SPS (150), durch das Gateway (300) ersetzt wird.
  10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit veranlasst, ein Gateway (300, 300') nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bereitzustellen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
DE102016215742.6A 2016-08-23 2016-08-23 Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System Pending DE102016215742A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016215742.6A DE102016215742A1 (de) 2016-08-23 2016-08-23 Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System
CN201780051632.2A CN109565526B (zh) 2016-08-23 2017-07-06 用于将数据源系统连接到it系统上的方法和网关
US16/325,760 US10805116B2 (en) 2016-08-23 2017-07-06 Gateway and method for connecting a data source system to an IT system
PCT/EP2017/066911 WO2018036708A1 (de) 2016-08-23 2017-07-06 Gateway und verfahren zur anbindung eines datenquellensystems an ein it-system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016215742.6A DE102016215742A1 (de) 2016-08-23 2016-08-23 Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016215742A1 true DE102016215742A1 (de) 2018-03-01

Family

ID=59313235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016215742.6A Pending DE102016215742A1 (de) 2016-08-23 2016-08-23 Gateway und Verfahren zur Anbindung eines Datenquellensystems an ein IT-System

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10805116B2 (de)
CN (1) CN109565526B (de)
DE (1) DE102016215742A1 (de)
WO (1) WO2018036708A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3611641A1 (de) * 2018-08-17 2020-02-19 Vehicle Service Group, LLC Authentifizierungsmodul für ein aufzugsystem
EP3648416A1 (de) 2018-11-05 2020-05-06 Hilscher Gesellschaft Für Systemautomation MBH Automatisierungsgerät mit integrierter netzwerk-analyse und cloud-anbindung
CN111580984A (zh) * 2020-03-31 2020-08-25 西安电子科技大学 一种数据处理方法、系统、存储介质、计算机程序、终端

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3620921A1 (de) 2018-09-05 2020-03-11 Forcam GmbH Computerimplementiertes verfahren, vorrichtung zur datenverarbeitung, computerprogramm und datenträgersignal
CN112543227A (zh) * 2020-11-26 2021-03-23 上海维宏电子科技股份有限公司 智能制造系统中基于opcua协议实现自动化产线定义处理的系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050267979A1 (en) 2004-05-25 2005-12-01 International Business Machines Corporation Services layer model for providing standards-based communications
EP1629637B1 (de) 2003-05-30 2006-10-25 FTS Computertechnik Ges.mbH Übertragung von nachrichten in einem verteilten, zeitgesteuerten echtzeitsystem
US20080288954A1 (en) 2002-12-17 2008-11-20 Axel Fuchs System, method and computer program product for sharing information in a distributed framework
DE102011005062A1 (de) 2011-03-03 2012-09-06 Endress + Hauser Process Solutions Ag Verfahren zum Bereitstellen von Daten eines Feldgeräts
DE102012003370A1 (de) 2012-02-22 2013-08-22 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Profinet Ethernet Adapter
DE102013218566A1 (de) 2013-09-17 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Kommunikationsmodul für ein Feldbusgerät
WO2016014642A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Convida Wireless, Llc Publication and discovery of m2m-iot services
EP2302473B1 (de) 2001-07-30 2016-03-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Verfahren zur einheitlichen Datenspeicherung in einem industriellem Steuergerät

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19739297C2 (de) * 1997-09-08 2001-11-15 Phoenix Contact Gmbh & Co Automatisierungsanlage und Anschaltvorrichtung zur transparenten Kommunikation zwischen zwei Netzen
US6483846B1 (en) * 1998-07-10 2002-11-19 Honeywell Inc. Middleware-based real-time communication system
WO2003007090A2 (en) * 2001-07-13 2003-01-23 Siemens Aktiengesellschaft System architecture and method for providing services for automation systems over a network
DE10214540A1 (de) * 2002-04-02 2003-10-30 Siemens Ag Webserver mit integrierter Automatisierungsfunktionalität und Zugriff auf ein Echtzeit-Betriebssystem
DE10220334A1 (de) * 2002-05-07 2003-11-20 Siemens Ag Verfahren und System zur Übertragung von Daten über schaltbare Datennetze
KR100559251B1 (ko) * 2004-05-12 2006-03-15 한국생산기술연구원 개방형 인터넷망 기반의 로봇 개발을 위한 분산소프트웨어 통합서비스방법
US20060058658A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-16 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Communications between co-located operating systems for medical diagnostic ultrasound and other systems
KR20110112199A (ko) * 2010-03-26 2011-10-12 삼성전자주식회사 실시간 방송 신호에 포함된 비실시간 콘텐트를 수신하는 방법 및 장치
US9361212B2 (en) * 2010-06-09 2016-06-07 Siemens Aktiengesellschaft Computation apparatus with coordination of the access to an internal memory and operating method
WO2012047718A1 (en) * 2010-10-04 2012-04-12 Avocent Remote access appliance having mss functionality
CN102355389A (zh) * 2011-08-15 2012-02-15 无锡互惠信息技术有限公司 一种应用于物联网系统的硬件中间件
CN103051525A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 海尔集团公司 网关服务中间件系统及方法、包含该系统的装置和系统
US20130094403A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and apparatus for providing sensor network information
CN102801773B (zh) * 2012-03-09 2019-04-23 上海互惠信息技术有限公司 物联网系统和物品信息获取及监控方法
DE102012205301A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rechner-Architektur zur Steuerung einer elektronischen Datenverarbeitung in einem Fahrzeug
US9887911B2 (en) * 2013-02-28 2018-02-06 Xaptum, Inc. Systems, methods, and devices for adaptive communication in a data communication network
US9740513B2 (en) * 2014-06-05 2017-08-22 Futurewei Technologies, Inc. System and method for real time virtualization
US10740710B2 (en) * 2016-03-25 2020-08-11 Nebbiolo Technologies, Inc. Fog computing facilitated flexible factory
US10757576B2 (en) * 2016-08-05 2020-08-25 Nxgen Partners Ip, Llc SDR-based massive MIMO with V-RAN cloud architecture and SDN-based network slicing

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2302473B1 (de) 2001-07-30 2016-03-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Verfahren zur einheitlichen Datenspeicherung in einem industriellem Steuergerät
US20080288954A1 (en) 2002-12-17 2008-11-20 Axel Fuchs System, method and computer program product for sharing information in a distributed framework
EP1629637B1 (de) 2003-05-30 2006-10-25 FTS Computertechnik Ges.mbH Übertragung von nachrichten in einem verteilten, zeitgesteuerten echtzeitsystem
US20050267979A1 (en) 2004-05-25 2005-12-01 International Business Machines Corporation Services layer model for providing standards-based communications
DE102011005062A1 (de) 2011-03-03 2012-09-06 Endress + Hauser Process Solutions Ag Verfahren zum Bereitstellen von Daten eines Feldgeräts
DE102012003370A1 (de) 2012-02-22 2013-08-22 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Profinet Ethernet Adapter
DE102013218566A1 (de) 2013-09-17 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Kommunikationsmodul für ein Feldbusgerät
WO2016014642A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Convida Wireless, Llc Publication and discovery of m2m-iot services

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm IEC 61784-2

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3611641A1 (de) * 2018-08-17 2020-02-19 Vehicle Service Group, LLC Authentifizierungsmodul für ein aufzugsystem
US10761831B2 (en) 2018-08-17 2020-09-01 Vehicle Service Group, Llc Lift system authentication module
EP3648416A1 (de) 2018-11-05 2020-05-06 Hilscher Gesellschaft Für Systemautomation MBH Automatisierungsgerät mit integrierter netzwerk-analyse und cloud-anbindung
DE102018008674A1 (de) 2018-11-05 2020-05-07 Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH Automatisierungsgerät mit integrierter Netzwerk-Analyse und Cloud-Anbindung
CN111580984A (zh) * 2020-03-31 2020-08-25 西安电子科技大学 一种数据处理方法、系统、存储介质、计算机程序、终端
CN111580984B (zh) * 2020-03-31 2024-02-02 西安电子科技大学 一种数据处理方法、系统、存储介质、终端

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018036708A1 (de) 2018-03-01
US10805116B2 (en) 2020-10-13
CN109565526B (zh) 2022-11-11
CN109565526A (zh) 2019-04-02
US20190215192A1 (en) 2019-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018036708A1 (de) Gateway und verfahren zur anbindung eines datenquellensystems an ein it-system
DE102016124348A1 (de) System und Mikroservice zum Überwachen einer Anlage der Prozessautomatisierung
EP2100198A1 (de) Steuerungssystem sowie verfahren zur konfiguration eines steuerungssystems
EP2911024B1 (de) Verfahren zur Inbetriebnahme eines industriellen Automatisierungsnetzwerks
DE102017215508A1 (de) Automatisierungssystem mit mindestens einem Feldgerät und mindestens einer Steuereinheit
EP1714197B1 (de) Gerätetreiber für feldgeräte der prozessautomatisierungstechnik
EP3542232B1 (de) Steuerung für eine industrielle automatisierungsanlage und verfahren zum programmieren und betreiben einer derartigen steuerung
DE102015108359A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Validierung von Sicherheitsfunktionen an einem modular aufgebauten Sicherheitssystem
EP3384353B1 (de) Verfahren und system zur optimierung der bedienung von zumindest einem einer vielzahl von feldgeräten der automatisierungstechnik
DE102015200568A1 (de) Verfahren zum Austausch von Daten in einer automatisierungstechnischen Anlage
EP2557464B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Automatisierungssystems
DE102005040434A1 (de) Verfahren und System zum Abbilden der Struktur einer Automatisierungsanlage auf einem Rechner
EP2226693A1 (de) Programmiergerät zur Projektierung einer Kommunikationsverbindung zwischen Automatisierungskomponenten in einer industriellen Automatisierungsanordnung
EP3575898B1 (de) Speicherprogrammierbare steuerung und betriebsverfahren für virtuelle speicherprogrammierbare steuerung und computerprogrammprodukt
EP2247989B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum projektieren von feldgeräten einer technischen anlage
DE10242004B4 (de) Automatisierungseinrichtung
EP3969970B1 (de) Verfahren zur darstellung und bedienung von produktionsmitteln, insbesondere für die kunststoffverarbeitende industrie
AT512963A2 (de) Programmiervorlage für verteilte Anwendungsprogramme
DE102016123599A1 (de) Robotersteuerung mit Funktion zur Kommunikation mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung und Kommunikationssystem
DE102015100736A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zur automatischen Generierung wenigstens eines eine Treiberfunktion repräsentierenden Blocks für eine blockbasierte Modellierungsumgebung
EP3141970B1 (de) Dezentrale peripherie
DE102010043405A1 (de) Verfahren und System zur Planung mechatronischer Systeme mit Mechatronikeinheiten
LU500646B1 (de) Technik zur Bereitstellung einer Diagnosefunktionalität für eine auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung basierenden Anwendung
EP2455831A1 (de) Engineering einer Datenkommunikation
DE102016121788A1 (de) Konfiguration einer Automatisierungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed