DE102021130839A1

DE102021130839A1 - Computersystem für die Automatisierungstechnik

Info

Publication number: DE102021130839A1
Application number: DE102021130839.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Wille; Sven Schuhen; Marcus Bujak
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-05-25

Abstract

Computersystem für die Automatisierungstechnik das als Appliance ausgebildet ist, bestehend aus einer Hardware-Komponente und einer Software-Komponente wobei die Hardware-Komponenten aus einem Industrie-PC mit zwei Netzwerkschnittstellen besteht,wobei eine erste Netzwerkschnittstelle (OT-Welt) mit einem Sensornetzwerk der Automatisierungstechnik und eine zweite Netzwerkschnittstelle (IT-Welt) mit einem IT-Netzwerk verbindbar istwobei die Software-Komponente ein gehärtetes Standard-Betriebssystem undmehrere Moduleumfasst,wobei eine erste Gruppe von Modulen als Management-System ausgelegt ist und ein Konsolen-Modul umfasst, das z. B. zur Konfiguration (Inbetriebnahme) undStatusabfrage (Fehlerbehebung) dient und auf das über eine direkte Kabelverbindung mit einem Computer (KVM-Einheit) zugegriffen werden kann und ein Administrationsmodul umfasst, das u.a. zur Konfiguration, Updates, Backups,Statusabfrage etc. dient und auf das über eines der Netzwerke via Browser zugegriffen werden kann,und eine zweite Gruppe von Modulen die zur Erfassung, Verarbeitung undWeiterleitung von Sensordaten dient und ein OS System, ein Applikations-Modul mit mehreren Applikationskomponenten (RTM, Configure, VPN-Connect, Track, Trace and Quality), sowie ein OCI-Runtime-Modul (z. B. Docker) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computersystem für die Automatisierungstechnik.
In der Regel sind Computersysteme in der Automatisierungstechnik nicht „schlüsselfertig“. Zur Installation und Inbetriebnahme des Computersystems wird IT-Wissen benötigt. Außerdem ist die IT-Wartung des Computersystems aufwendig und die IT-Wartung nicht standardisiert.
Sowohl die Produktion wie auch die Konfiguration sind ebenfalls nicht standardisiert. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das System nicht gegen Manipulation gesichert ist und es keine Dienstangebote gibt. Insgesamt sind die herkömmlichen Computersysteme für die Automatisierungstechnik nicht anwenderfreundlich.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Computersystem für die Automatisierungstechnik anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, welches insbesondere sehr anwenderfreundlich ist.
Gelöst wird dies durch ein Computersystem für die Automatisierungstechnik gemäß den Ansprüchen.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

1 Computersystem für die Automatisierungstechnik mit OT-Netzwerkzweig rechts und IT- Netzwerkzweig links
2 Komponenten eines Computersystem gemäß 1

1 zeigt ein Computersystem der Automatisierungstechnik, das zur Verbindung der OT-Welt Operation Technology mit der IT-Welt Information Technology dient. Das Computersystem hat zwei Netzwerkschnittstellen eth1, eth2 für die beiden getrennten Netzwerkzweige OT und IT. Das OT-Netzwerk weist eine IO-Link Mastereinheit auf, an die mehrere unterschiedliche Sensoren bzw. Aktoren anschließbar sind. IO-Link ist eine Punkt-zu-Punkt Kommunikationsschnittstelle, vorzugsweise für industrielle Sensoren und Aktoren (Prozessautomatisierung/Fertigungsautomatisierung). Die Kommunikation erfolgt zwischen einem 10-Link Master und IO-Link Geräten ,Devices' über eine Kabelverbindung. Die IO-Link Technologie ist gemäß IEC-61131-9 standardisiert. Der IO-Link Master dient in der Regel als Umsetzer auf Feldbusse oder andere netzwerkfähige Kommunikationsprotokolle.
2 zeigt das Computersystem für die Automatisierungstechnik, das als Appliance ausgebildet ist. Es besteht aus einer Hardware-Komponente (Appliance Hardware) und einer Software-Komponente (Appliance Software). Als Hardware-Komponenten dient ein Industrie-PC mit zwei Netzwerkschnittstellen, wobei eine erste Netzwerkschnittstelle (OT-Welt) mit einem Sensor-/Aktornetzwerkder Automatisierungstechnik und eine zweite Netzwerkschnittstelle (IT-Welt) mit einem IT-Netzwerk verbunden ist. Die Software-Komponente besteht aus einem gehärteten Standard-Betriebssystem und mehreren Modulen.
Eine erste Gruppe von Modulen ist als Management-System AMS Administration bzw. als Konsolen-Modul AMS Console ausgelegt. Das Konsolen-Modul dient z. B. zur Konfiguration (Inbetriebnahme) und Statusabfrage (Fehlerbehebung). Auf das Konsolen-Modul kann über eine direkte Kabelverbindung mit einem Computer (KVM-Einheit) zugegriffen werden.
Das Administrationsmodul dient u.a. zur Konfiguration, Updates, Backups, Statusabfrage etc.. Auf dieses Modul kann über ein Netzwerke via Browser zugegriffen werden. Die zweite Gruppe von Modulen dient zur Erfassung, Verarbeitung und Weiterleitung von Sensordaten und umfasst ein OS System, ein Applikations-Modul mit mehreren Applikationskomponenten (RTM, Configure, VPN-Connect, Track, Trace and Quality), sowie ein OCI-Runtime-Modul (z. B. Docker).
Das RTM-Module greift auf mehrere Container zu. Die Skalierbarkeit der Container, die auf dem IPC oder in der Cloud laufen, ist gegeben. Es handelt sich um einen Windows IPC. Es ist auch eine virtuelle Appliance als VM-Ware möglich. Als Umgebung für die zentrale Komponente ist z. B. Docker einsetzbar.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin:

Schlüsselfertiges Gerät zum Betrieb in einer Kundenetzwerkumgebung mit einem IT-Netzwerk sowie einem Sensornetzwerk. Es handelt sich um eine Out oft the Box Lösung (einfach und sicher). Für die Inbetriebnahme ist kein IT-Wissen erforderlich. Die IT Wartung läuft standardisiert (Update/Wartung/Backup) über Fernzugriff. Dies kann sowohl online oder auch offline erfolgen.

Der Anwender kann Updates auch selbst landen und händisch einspielen. Die Produktion des Industrie PC erfolgt in einfacher Weise standardisiert. Der Industrie PC wird beim Hersteller oder bei einer entsprechenden Niederlassung konfiguriert. Eine PXE-Server Installation ist an verschiedenen Standorten bzw. Niederlassungen möglich. Das Computersystem ist gehärtet. Auf das Computersystem kann von extern zugegriffen werden (qualifiziertet Support). Der Anwender vermeidet dadurch Systemstörungen. Das Computersystem bietet die Möglichkeit von managed services Angeboten z. B. managed service „backup“.
Durch die Härtung des Systems wird sichergestellt, dass das System vor Angriffen geschützt ist. Verschiedene technische Maßnahmen stellen sicher, dass keine Funktionen / Prozesse / Daten verändert, beschädigt oder abgeführt werden können.
Als „Service“ steht dem Kunden ein Angebot zur Verfügung, bei dem der Hersteller der Appliance aktiv die Versorgung mit Updates der Appliances sicherstellt. Die Updates erfolgen dabei automatisch und werden regelmäßig revisioniert. Kann wiederholt kein Update ausgeführt werden wird aktiv eine Entstörung eingeleitet.
Durch die zwei Ethernet-Schnittstellen, eine für Office-Kunden-Netzwerk, eine für die Sensor/OTC/Sensor-Welt ist das Appliance Computersystem sehr variabel. Die Kombination aus einem herkömmlichen Industrie-PC und einem vorkonfiguriertem Office/Sensor-Port bietet verschiedene kundenspezifische Möglichkeiten. Es besteht die Möglichkeit der Daten-Veredelung. Nicht alle Sensor-Daten müssen in die Cloud transferiert werden.
In regelmäßigen Abständen durchläuft jedes Softwaremodul automatische Testläufe. In einigen Fällen wird das Verhalten von menschlichen Benutzern simuliert.
Eine virtuelle Appliance kann in eine vorhandene Virtualisierungsumgebung (bspw. VMware vSphere, Microsoft HyperV, ..) implementiert werden. Sie bezieht somit die sonst in Hardware gebundenen Ressourcen wie CPU, RAM, Speicherkapazität sowie Netzwerkressourcen aus der Datacenter- Hardware der Kunden.
Genau wie die physikalische Appliance ist das System vorkonfiguriert und Betriebssystem und Software sind gehärtet.
Neben der Sicherung von System und Prozessdaten in eine Cloud wird dem Anwender darüber hinaus eine „Datensicherungskontrolle“ angeboten mit einer proaktiven
Entstörung bei Fehlern. Mit einem entsprechenden Starter Kit kann die Appliance mit den notwendigen Appliance Lizenzen verknüpft werden sowie mit der zur Applikation passenden Sensorik und der entsprechenden Netzwerkkonnektivität.

Claims

Computersystem für die Automatisierungstechnik das als Appliance ausgebildet ist, bestehend aus einer Hardware-Komponente und einer Software-Komponente wobei die Hardware-Komponenten aus einem Industrie-PC mit zwei Netzwerkschnittstellen besteht, wobei eine erste Netzwerkschnittstelle (OT-Welt) mit einem Sensornetzwerk der Automatisierungstechnik und eine zweite Netzwerkschnittstelle (IT-Welt) mit einem IT-Netzwerk verbindbar ist wobei die Software-Komponente ein gehärtetes Standard-Betriebssystem und mehrere Module umfasst, wobei eine erste Gruppe von Modulen als Management-System ausgelegt ist und ein Konsolen-Modul umfasst, das z. B. zur Konfiguration (Inbetriebnahme) und Statusabfrage (Fehlerbehebung) dient und auf das über eine direkte Kabelverbindung mit einem Computer (KVM-Einheit) zugegriffen werden kann und ein Administrationsmodul umfasst, das u.a. zur Konfiguration, Updates, Backups, Statusabfrage etc. dient und auf das über eines der Netzwerke via Browser zugegriffen werden kann, und eine zweite Gruppe von Modulen die zur Erfassung, Verarbeitung und Weiterleitung von Sensordaten dient und ein OS System, ein Applikations-Modul mit mehreren Applikationskomponenten (RTM, Configure, VPN-Connect, Track, Trace and Quality), sowie ein OCI-Runtime-Modul (z. B. Docker) umfasst.