EP4091027A1 - Multi-cloud-industriecontroller - Google Patents

Multi-cloud-industriecontroller

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Publication number
EP4091027A1
EP4091027A1 EP21700170.0A EP21700170A EP4091027A1 EP 4091027 A1 EP4091027 A1 EP 4091027A1 EP 21700170 A EP21700170 A EP 21700170A EP 4091027 A1 EP4091027 A1 EP 4091027A1
Authority
EP
European Patent Office
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cloud
control device
industrial control
cloud platform
data
Prior art date
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Pending
Application number
EP21700170.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Volkening
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.)
Wago Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Wago Verwaltungs 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 Wago Verwaltungs GmbH filed Critical Wago Verwaltungs GmbH
Publication of EP4091027A1 publication Critical patent/EP4091027A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G05B2219/32404—Scada supervisory control and data acquisition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80—Management or planning

Definitions

  • IoT Internet of Things
  • Cloud computing is generally understood to mean an IT infrastructure that is made available, for example, via the Internet and generally provides storage space, computing power and / or applications (“Software as a Service”; SaaS).
  • SaaS Software as a Service
  • cloud computing describes the approach of making IT infrastructure available via a computer network without it having to be installed locally.
  • the WAGO Cloud enables the applicant to centrally collect and analyze machine and system data as well as to manage, monitor and control automation systems.
  • IBM cloud platform which uses its AI solution IBM Watson to provide functionalities for the maintenance of automation systems as part of what is known as “predictive maintenance”.
  • the existing cloud solutions each have different Strengths and weaknesses for Industry 4.0, so that it is desirable to connect an automation system to several different cloud solutions at the same time in order to combine the respective strengths.
  • controllers typically only a single cloud
  • Provider is configurable, so that the advantages of several cloud-based solutions cannot be used immediately.
  • EP 2924573 Bi discloses a cloud agent which collects industrial data from the controller or other field devices in the field (“on-premise”) and transmits them to a cloud platform for the purpose of further analysis.
  • no connection to multiple cloud-based solutions is provided in this system either.
  • the present invention is therefore based on the problem of making several, possibly different, cloud platforms usable simply, seamlessly and / or robustly in an automation system and thus at least partially overcoming the disadvantages of the prior art described above.
  • the industrial control device preferably comprises means customary in the art for regulating, controlling and / or communicating with one or more field devices in an automation system.
  • field devices can be, for example, sensors, measuring devices, actuators, switches, terminals, message displays, industrial robots, manufacturing machines or any other type of trade industrial devices.
  • the present invention is thus accessible to numerous applications in industrial automation technology, such as, for example, in production plants, batch control systems and / or monitoring systems.
  • the term automation system is understood here in general terms and, in addition to industrial systems, also includes embedded systems such as automobiles or other devices.
  • the industrial control device has first and second
  • a cloud platform is understood here to mean an IT infrastructure which communicates with the automation system and thus with the industrial control device via a network, in particular the Internet, and provides storage space, computing power and / or applications.
  • a cloud platform can, but does not have to, be operated by a provider who differs from the operator of the automation system.
  • the industrial control device can thus be configured for communication with several cloud platforms, which enables a native multi-cloud connection for the first time.
  • the proposed solution also differs from known concepts in which additional cloud agents are provided that the cloud connection can be configured directly in the industrial control device and thus no additional components are required, which keeps the complexity of the infrastructure low.
  • the configuration information is preferably configured or stored in the firmware of the industrial control device, i.e. the above-mentioned storage means can be the firmware of the control device. This provides a particularly seamless multi-cloud connection, since the conventional hardware and software configuration of the industrial control device can be used without special requirements and equipment features of the control device being necessary.
  • the firmware implementation results in a particularly advantageous separation of configuration and application, analogous to other mechanisms known to the customer. For example, a VPN Connection configured and only used later. According to this aspect of the invention, this principle is also made possible with cloud connectivity. Furthermore, the implementation in the firmware also results in performance advantages compared to a purely applicative solution. Even during the error analysis, the implementation in the firmware makes it possible to find out relatively quickly where the error is in the case of connection problems. No application is required for the pure connection. So if an error occurs, it quickly becomes clear that it has to do with the configuration. If the application is then later played on the control device and an error occurs, it is clear that the error is here.
  • the library can be expanded and / or the caching and / or the connection handling can be adapted.
  • downward compatibility can be guaranteed. For example, if a customer downgrades from a two-broker configuration to an old version that only supports one configuration, this is easily possible with the first connection retained and the second connection no longer available. If customers use an option with only one broker, it is no different than before, so it requires no or only a few changes to the programming.
  • the industrial control device comprises means for transmitting process data from the automation system to the first and second cloud platforms.
  • the process data can be any type of data that occurs during the operation of the automation system and is generated by the field devices and other components of the automation system.
  • the industrial control device can be configured to transmit the same process data to the first and the second cloud platform.
  • a Such (possibly simultaneous) sending of data to several cloud platforms ensures redundancy and thus increases reliability.
  • the industrial control device can be configured to transmit different process data to the first and the second cloud platform.
  • a corresponding distribution of data on several cloud platforms can advantageously serve to distribute the load. It is also conceivable to distribute the data according to certain criteria (e.g. processing speed, accuracy and / or regional selection criteria of the CI oud solutions), whereby the most suitable CI oud solution can be selected for the respective data processing aimed at.
  • process data can be distributed redundantly and other process data can be selectively distributed.
  • the industrial control device can furthermore have a data distributor which is set up to transmit the process data (or parts thereof) to an ERP system, SCADA system and / or a visualization system, which is a further
  • the industrial control device explained above can also be provided in a system together with a gateway.
  • the gateway can be configured to connect the industrial control device to the first and second cloud platforms.
  • a technical advantage of such a gateway is the separation of the field level from the IT level, which increases security. It is important that the networks are separated by the gateway. Without a clear separation, potential attackers could more easily penetrate critical structures.
  • a separate gateway can be updated on the security side without affecting the automation technology side. In other words, the customer's machine can continue to run while a security patch is being applied to the gateway. If the function were available on a device, a security update could cause the machine to come to a standstill.
  • a cloud platform can offer a comprehensive dashboard, ie visualization options for the data from the controller, with which the customer can, for example, visualize and / or compare the energy consumption of two systems using trends.
  • a second cloud solution B can support analytics, ie special algorithms for data analysis, for example to be able to predict when a machine has to be serviced.
  • the above-mentioned aspect of the invention provides for all (relevant) information, ie the dashboard and / or the prediction of when the machine must be serviced, to be combined in one display.
  • cloud solution A needs data from the controller to display the trends
  • cloud solution B also needs data from the controller for the analytics.
  • cloud solutions A and B can exchange data.
  • the invention also relates to a method for connecting an industrial control device as described above to a first and a second cloud platform.
  • the method can comprise the following steps: configuring a communication connection between the industrial control device and the first cloud platform, and configuring a communication connection between the industrial control device and the second cloud platform.
  • the method can comprise steps which correspond to all of the functionalities described above in connection with the industrial control device and the system.
  • the computer program comprises instructions for implementing the above method, the program preferably being implemented in firmware of the industrial control device.
  • Fig. 1 Schematic representation of a multi-cloud-capable industrial
  • FIG. 2 Schematic representation of a multi-cloud-capable industrial
  • Fig. 4 Schematic representation of a multi-cloud-capable industrial
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an industrial automation system according to embodiments of the invention.
  • An industrial control device 20 (hereinafter also referred to as a controller) communicates, as shown, with one or more field devices 10. The communication can take place, for example, via a fieldbus protocol and / or ETHERNET.
  • the controller 20 has two communication connections 40a and 40b to respective cloud platforms 30a and 30b.
  • the communication links 40a and 40b can support the same or different protocols. At least one of the connections can be based on the Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) protocol. It goes without saying that the communication links 40a and 40b are logical
  • Communication links that can be established via the same network connection (e.g. the Internet).
  • a cloud platform e.g the cloud platform 40a
  • a remote network e.g the Internet
  • the other cloud platform e.g the cloud platform 40b
  • a LAN e.g. WAN
  • FIG. 1 the configuration shown in FIG. 1 is greatly simplified and the present invention can in embodiments also include further cloud platforms in addition to the illustrated exemplary cloud platforms 30a and 30b.
  • controller 20 has configuration information for configuring respective communication connections to the first cloud platform 30a and the second cloud platform 30b.
  • the controller 20 can be parameterized for several cloud platforms (which can also include IoT platforms and / or MQTT brokers).
  • Configuration information and thus the parameterization of the controller 20 can take place directly in the firmware of the controller 20.
  • the controller 20 thus makes it possible for the first time to use the advantages of several or even different cloud solutions on one controller, resulting in numerous technically advantageous usage scenarios:
  • Allocation of the data according to criteria e.g. processing speed, accuracy, regional selection criteria of the cloud solutions
  • criteria e.g. processing speed, accuracy, regional selection criteria of the cloud solutions
  • FIG. 2 shows a system largely similar to the system according to FIG. 1, but with an additional gateway 50.
  • the communication between the controller 20 and the cloud platforms 30a and 30b does not take place directly, but via the gateway 50
  • the optional gateway 50 thus separates the field and IT levels and increases security through this encapsulation.
  • FIG. 3 shows that several controllers 20 (and associated field devices 10) with or without a gateway 50 can also be connected to the cloud platforms 30a and 30b. Furthermore, a direct communication link 60 between the cloud platforms 30a and 30b is provided in FIG. 3. Both aspects are combined in the illustrated embodiment, but it goes without saying that these aspects also can be provided independently of each other. By means of the additional communication connection 60 between the cloud solutions 30a and 30b, results can, for example, be combined in one solution.
  • FIG. 4 shows an additional data distributor 70 with which the data can be transmitted to other components of the automation system, for example an ERP system, a SCADA system and / or a visualization system.
  • the data distributor 70 is implemented as an independent component, but can alternatively also be provided in the controller 20 and / or in the gateway 50.
  • a technical advantage of the present invention resides in the simultaneous
  • device management can be carried out using WAGO Cloud within an automation solution (possibly including firmware update for the controller (s)) and predictive maintenance from IBM Watson can be used for data analysis, with the analysis results being sent back to the controller from the cloud be able.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine industrielle Steuerungsvorrichtung (20) mit Mitteln zum Steuern eines oder mehrerer Feldgeräte (10) in einer Automatisierungsanlage, ersten Konfigurationsinformationen zum Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung (40a) zu einer ersten Cloud-Plattform (30a), zweiten Konfigurationsinformationen zum Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung (40b) zu einer zweiten Cloud-Plattform (30b), und Mitteln zum Übertragen von Prozessdaten der Automatisierungsanlage an die erste und die zweite Cloud-Plattform (30a, 30b).

Description

Multi-Cloud-Industriecontroller
1. Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der industriellen
Automatisierung und insbesondere eine industrielle Steuerungsvorrichtung, ein System, ein Computerprogramm und entsprechende Verfahren zur Kommunikation mit Multi-Cloud-Lösungen.
2. Stand der Technik Die sogenannte vierte industrielle Revolution, auch Industrie 4.0 genannt, gilt als
Treiber der weltweiten Wirtschaft. Unternehmen versuchen in diesem Zusammenhang, ihre Produktionsprozesse durch die digitale Vernetzung von Maschinen und Daten im Rahmen des „Internet of Things“ (IoT) weiter zu verbessern.
Um bei hoher Auslastung, sowohl im kontinuierlichen Betrieb als auch bei Spitzenlasten, ausreichend Speicherkapazitäten und Rechenleistung zur Verfügung zu haben, greifen immer mehr Industrieunternehmen auf zusätzliche externe GG- Infrastrukturen im Rahmen des sogenannten Cloud-Computings zurück. Unter Cloud- Computing versteht man allgemein eine IT-Infrastruktur, die beispielsweise über das Internet verfügbar gemacht wird und in der Regel Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungen („Software as a Service“; SaaS) bereitstellt. Anders gesagt umschreibt Cloud-Computing den Ansatz, IT-Infrastruktur über ein Rechnernetz zur Verfügung zu stellen, ohne dass diese lokal installiert sein muss.
Hierbei haben sich mittlerweile eine Vielzahl von Cloud- Lösungen unterschiedlicher Anbieter etabliert, welche jeweilige Dienste bzw. Anwendungen bereitstellen. Beispielsweise ermöglicht die WAGO Cloud der Anmelderin das zentrale Sammeln und Analysieren von Maschinen- und Anlagendaten sowie das Verwalten, Überwachen und Steuern von Automatisierungssystemen. Ein anderes Beispiel ist die IBM Cloud- Plattform, welche mittels ihrer KI-Lösung IBM Watson Funktionalitäten zur Wartung von Automatisierungssystemen im Rahmen der sogenannten „Predictive Maintenance“ bereitstellt. Die bestehenden Cloud- Lösungen weisen hierbei jeweils verschiedene Stärken und Schwächen für die Industrie 4.0 auf, sodass es wünschenswert ist, ein Automatisierungssystem gleichzeitig mit mehreren unterschiedlichen Cloud-Lösungen zu verbinden, um die jeweiligen Stärken zu kombinieren.
Eine Schwierigkeit hierbei ist jedoch, dass in den derzeit gebräuchlichen industriellen Steuerungsvorrichtungen („Controllern“) typischerweise nur ein einziger Cloud-
Anbieter konfigurierbar ist, sodass die Vorteile mehrerer Cloud-basierter Lösungen nicht unmittelbar nutzbar gemacht werden können.
Anstatt den Cloud- Anbieter im Controller zu konfigurieren, ist es weiterhin bekannt, die Cloud-Anbindung durch eine dedizierte Zusatzkomponente innerhalb des Automatisierungssystems zu bewerkstelligen. Beispielsweise offenbart das europäische Patent EP 2924573 Bi einen Cloud-Agenten, welcher im Feld („on-premise“) industrielle Daten vom Controller bzw. anderen Feldgeräten einsammelt und diese zum Zwecke der weiteren Analyse an eine Cloud-Plattform überträgt. Auch in diesem System ist jedoch keine Anbindung an mehrere Cloud-basierte Lösungen vorgesehen. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, in einem Automatisierungssystem mehrere, möglicherweise unterschiedliche, Cloud- Plattformen einfach, nahtlos und/ oder robust nutzbar zu machen und somit die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zumindest zum Teil zu überwinden.
3. Zusammenfassung der Erfindung Dieses Problem löst die vorliegende Erfindung durch eine industrielle
Steuerungsvorrichtung, ein System, ein Verfahren und ein Computerprogramm, die in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine industrielle Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die nachfolgend auch allgemein als Controller bezeichnet wird. Die industrielle Steuerungsvorrichtung umfasst vorzugsweise fachübliche Mittel zum Regeln, Steuern und/ oder Kommunizieren mit einem oder mehreren Feldgeräten in einer Automatisierungsanlage. Wenngleich die konkrete Ausprägung der Feldgeräte für die vorliegende Erfindung nachrangig ist, kann es sich bei diesen Feldgeräten beispielsweise um Sensoren, Messeinrichtungen, Aktoren, Schalter, Terminals, Nachrichtendisplays, Industrieroboter, Fertigungsmaschinen oder jede andere Art von industriellen Geräten handeln. Somit ist die vorliegende Erfindung zahlreichen Anwendungen in der industriellen Automatisierungstechnik zugänglich, wie beispielsweise in Fertigungsanlagen, Batch-Control-Systemen und/oder Überwachungssystemen. Der Begriff Automatisierungsanlage sei hier allgemein verstanden und umfasst neben industriellen Anlagen ebenso eingebettete Systeme wie Automobile oder sonstige Geräte.
Die industrielle Steuerungsvorrichtung weist erste und zweite
Konfigurationsinformationen zum Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung zu einer ersten und einer zweiten Cloud-Plattform auf, bzw. Sp eichermittel zum Speichern der ersten und zweiten Konfigurationsinformationen. Unter einer Cloud-Plattform sei hier, wie eingangs erwähnt, eine IT-Infrastruktur verstanden, welche über ein Netzwerk, insbesondere das Internet, mit der Automatisierungsanlage und somit mit der industriellen Steuerungsvorrichtung kommuniziert und Speicherplatz, Rechenleistung und/oder Anwendungen zur Verfügung stellt. Eine Cloud-Plattform kann, muss jedoch nicht, von einem Anbieter betrieben werden, der sich vom Betreiber der Automatisierungsanlege unterscheidet.
Im Gegensatz zu den eingangs erläuterten bekannten Controllern lässt sich die industrielle Steuerungsvorrichtung somit zur Kommunikation mit mehren Cloud- Plattformen konfigurieren, wodurch erstmals eine native Multi-Cloud-Anbindung ermöglicht wird. Die vorgeschlagene Lösung unterscheidet sich ferner dadurch von bekannten Konzepten, in welchen zusätzliche Cloud- Agenten vorgesehen sind, dass die Cloud-Anbindung direkt in der industriellen Steuerungsvorrichtung konfigurierbar ist und somit keine Zusatzkomponenten nötig sind, was die Komplexität der Infrastruktur gering hält. Vorzugsweise sind die Konfigurationsinformationen in der Firmware der industriellen Steuerungsvorrichtung konfiguriert bzw. gespeichert, d.h. bei den oben genannten Speichermitteln kann es sich um die Firmware der Steuerungsvorrichtung handeln. Hierdurch wird eine besonders nahtlose Multi-Cloud-Anbindung bereitgestellt, da die herkömmliche Hard- und Softwarekonfiguration der industriellen Steuerungsvorrichtung verwendet werden kann, ohne dass besondere Anforderungen und Ausstattungsmerkmale der Steuervorrichtung nötig wären.
Die Anmelderin hat erkannt, dass sich durch die Firmware-Implementierung eine besonders vorteilhafte Trennung von Konfiguration und Applikation ergibt, analog zu anderen, dem Kunden bekannten Mechanismen. Beispielsweise kann eine VPN- Verbindung konfiguriert und später nur noch verwendet werden. Dieses Prinzip wird gemäß dieses Erfindungsaspekts auch bei der Cloud-Connectivity ermöglicht. Des Weiteren ergibt die Implementierung in der Firmware auch Performancevorteile gegenüber einer reinen applikativen Lösung. Auch bei der Fehleranalyse kann durch die Implementierung in der Firmware vergleichsweise schnell herausgefunden werden, wo bei Verbindungsproblemen der Fehler hegt. Es wird für die reine Verbindung keine Applikation benötigt. Tritt also ein Fehler auf, ist schnell klar, dass es mit der Konfiguration zu tun hat. Wird dann später die Applikation auf die Steuerungsvorrichtung gespielt und es tritt ein Fehler auf, ist klar, dass der Fehler hier liegt.
Herkömmlich bekannt ist, die Konfiguration und/oder das Caching nicht in der Controller-Firmware, sondern in der Applikation erfolgen zu lassen. Entsprechend größer und komplexer ist dann jedoch die Applikation. Die Applikation muss das Handling bei Verbindungsstörungen übernehmen, Daten cachen und/oder dafür sorgen, dass die richtigen Daten zum richtigen Broker gepublisht werden. Außerdem wird wie oben bereits beschrieben, die Fehleranalyse schwieriger. Die gesamte Applikation würde deutlich komplexer.
Für die Firmware-Implementierung, insbesondere die Zuordnung der Daten zu dem jeweiligen Broker kann die Bibliothek erweitert und/oder das Caching und/oder das Verbindungshandling angepasst werden. Dennoch kann eine Abwärtskompatibilität gewährleisten sein. Macht ein Kunde z.B. ein Downgrade von einer Zwei-Broker- Konfiguration auf einen alten Stand, der nur eine Konfiguration unterstützt, wird dies mit beibehalten der ersten Verbindung und Wegfall der zweiten Verbindung einfach möglich. Nutzen Kunden eine Möglichkeit mit nur einem Broker, stellt sich das nicht anders dar als zuvor, es bedingt also keine oder nur wenige Änderungen beim Programmieren.
Die industrielle Steuerungsvorrichtung umfasst Mittel zum Übertragen von Prozessdaten der Automatisierungsanlage an die erste und die zweite Cloud-Plattform vorgesehen. Bei den Prozessdaten kann es sich um jede Art von Daten handeln, die beim Betrieb der Automatisierungsanlage anfallen und von den Feldgeräten und anderen Komponenten der Automatisierungsanlage erzeugt werden.
In einem Aspekt kann die industrielle Steuerungsvorrichtung konfiguriert sein, dieselben Prozessdaten an die erste und die zweite Cloud-Plattform zu übertragen. Ein solches (ggf. gleichzeitiges) Senden von Daten an mehrere Cloud-Plattformen sorgt für Redundanz und erhöht dadurch die Ausfallsicherheit.
In einem anderen Aspekt kann die industrielle Steuerungsvorrichtung konfiguriert sein, unterschiedliche Prozessdaten an die erste und die zweite Cloud-Plattform zu übertragen. Eine entsprechende Verteilung von Daten auf mehrere Cloud-Plattformen kann vorteilhafterweise der Lastverteilung dienen. Auch ist es denkbar, die Verteilung der Daten nach gewissen Kriterien (z.B. Bearbeitungsgeschwindigkeit, Genauigkeit und/oder regionale Auswahlkriterien der Ci oud- Lösungen) vorzunehmen, wodurch für die jeweils angestrebte Datenverarbeitung die am besten geeignetste CI oud- Lösung gewählt werden kann.
Beide Aspekte lassen sich ferner kombinieren, d.h. einige der Prozessdaten können redundant und andere Prozessdaten können selektiv verteilt werden.
Die industrielle Steuerungsvorrichtung kann ferner einen Datenverteiler aufweisen, der zum Übertragen der Prozessdaten (oder Teilen davon) an ein ERP-System, SCADA- System und/ oder ein Visualisierungssystem eingerichtet ist, was eine weiterführende
Nutzung der Daten erlaubt.
Die oben erläuterte industrielle Steuerungsvorrichtung kann auch in einem System zusammen mit einem Gateway vorgesehen werden. Das Gateway kann konfiguriert sein, die industrielle Steuerungsvorrichtung mit der ersten und der zweiten Cloud- Plattform zu verbinden. Ein technischer Vorteil eines solchen Gateways liegt in der Trennung der Feldebene von der IT-Ebene, was die Sicherheit erhöht. Wichtig ist hierbei die Trennung der Netze durch das Gateway. Ohne eine saubere Trennung könnten potentielle Angreifer einfacher in kritische Strukturen eindringen. Ferner kann ein separates Gateway Security-seitig aktualisiert werden, ohne die Automatisierungstechnik-Seite zu beeinflussen. Anders formuliert, kann die Maschine des Kunden weiterlaufen, während beim Gateway ein Security-Patch eingespielt wird. Wäre die Funktion auf einem Gerät vorhanden, könnte ein Securtity Update den Stillstand der Maschine bedingen.
Auch ist es denkbar, dass über eine Kommunikationsverbindung zwischen der ersten Cloud-Plattform und der zweiten Cloud-Plattform Informationen zwischen den Cloud- Plattformen ausgetauscht werden können. Somit können Ergebnisse z.B. in einer Cloud-Plattform zusammengefasst dargestellt werden. Die Vorteile dieses Aspekts hängen vom jeweiligen Anwendungsfall ab. In der Regel haben cloudbasierte Lösungen in gewissen Bereichen Stärken und in anderen Bereichen Schwächen. Beispielsweise kann eine erste Cloud- Lösung A ein umfangreiches Dashboard anbieten, d.h. also Visualisierungsmöglichkeiten der Daten vom Controller, womit der Kunde z.B. Energieverbräuche zweier Anlagen mittels Trends visualisieren und/ oder vergleichen kann. Eine zweite Cloud Lösung B kann Analytics unterstützen, d.h. spezielle Algorithmen zur Datenanalyse, um z.B. Vorhersagen zu können, wann eine Maschine gewartet werden muss. In einem solchen Fall sieht der oben genannte Erfindungsaspekt vor, alle (relevanten) Information, d.h. das Dashboard und/ oder die Vorhersage, wann die Maschine gewartet werden muss, in einer Anzeige zu vereinen. Entsprechend benötigt Cloud- Lösung A für die Anzeige der Trends Daten vom Controller, und ebenso benötigt Cloud Lösung B für die Analytics Daten vom Controller. Um diese in einem Dashboard anzeigen zu können, können die Cloud- Lösungen A und B Daten austauschen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden einer wie oben beschriebenen industriellen Steuerungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Cloud-Plattform. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen: Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung zwischen der industriellen Steuerungsvorrichtung und der ersten Cloud-Plattform, und Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung zwischen der industriellen Steuerungsvorrichtung und der zweiten Cloud-Plattform. Ferner kann das Verfahren Schritte umfassen, welche sämtlichen weiter oben im Zusammenhang mit der industriellen Steuerungsvorrichtung und dem System beschriebenen Funktionalitäten entsprechen.
Zuletzt wird ein Computerprogramm bereitgestellt. Das Computerprogramm umfasst Instruktionen zum Implementieren des obigen Verfahrens, wobei das Programm vorzugsweise in einer Firmware der industriellen Steuerungsvorrichtung implementiert ist.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert:
Fig. 1: Schematische Darstellung eines Multi-Cloud-fähigen industriellen
Automatisierungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2: Schematische Darstellung eines Multi-Cloud-fähigen industriellen
Automatisierungssystems mit Gateway gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig· 3: Schematische Darstellung eines Multi-Cloud-fähigen industriellen Automatisierungssystems mit direkter Cloud-Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4: Schematische Darstellung eines Multi-Cloud-fähigen industriellen
Automatisierungssystems mit Datenverteiler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 5. Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines industriellen Automatisierungssystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Eine industrielle Steuerungsvorrichtung 20 (nachfolgend auch als Controller bezeichnet) kommuniziert wie dargestellt mit einem oder mehreren Feldgeräten 10. Die Kommunikation kann beispielsweise über ein Feldbusprotokoll und/oder ETHERNET erfolgen. Ferner weist der Controller 20 zwei Kommunikationsverbindungen 40a und 40b zu jeweiligen Cloud-Plattformen 30a und 30b auf. Die Kommunikationsverbindungen 40a und 40b können dasselbe oder unterschiedliche Protokolle unterstützen. Zumindest eine der Verbindungen kann auf dem Message Queuing Telemetry Transport (MQTT)-Protokoll basieren. Es versteht sich, dass die Kommunikationsverbindungen 40a und 40b logische
Kommunikationsverbindungen sein können, die über dieselbe Netzwerkverbindung (z.B. das Internet) aufgebaut werden können. Alternativ ist es möglich, dass eine Cloud-Plattform (z.B. die Cloud-Plattform 40a) über ein entferntes Netzwerk (z.B. das Internet) angeschlossen ist, während die andere Cloud-Plattform (z.B. die Cloud- Plattform 40b) über ein LAN, WAN oder ähnliches verbunden ist. Selbstverständlich ist die in Fig. 1 gezeigte Konfiguration stark vereinfacht und die vorliegende Erfindung kann in Ausführungsformen noch weitere Cloud-Plattformen neben den dargestellten beispielhaften Cloud-Plattformen 30a und 30b umfassen.
Eine Schwierigkeit derzeitiger Industrie 4.0-Anwendungen und allgemein bei der Anbindung der Feldebene an die Cloud ist, dass unterschiedliche Cloud-Lösungen bzw. Cloud- Anbieter (mit ihren Diensten) unterschiedliche Stärken aufweisen, diese jedoch nicht innerhalb einer Plattform zur Verfügung stehen. Die in Fig. 1 dargestellte Konfiguration löst dies dadurch, dass der Controller 20 Konfigurationsinformationen zum Konfigurieren jeweiliger Kommunikationsverbindungen zu der ersten Cloud- Plattform 30a und der zweiten Cloud-Plattform 30b aufweist. Hierdurch kann der Controller 20 für mehrere Cloud-Plattformen (welche auch IoT-Plattformen und/oder MQTT-Broker umfassen können) parametriert werden. Die
Konfigurationsinformationen und damit die Parametrierung des Controllers 20 kann direkt in der Firmware des Controllers 20 erfolgen.
Der Controller 20 erlaubt es somit erstmals, die Vorteile mehrerer bzw. sogar unterschiedlicher Cloud- Lösungen auf einer Steuerung zu nutzen, wodurch sich zahlreiche technisch vorteilhafte Nutzungsszenarien ergeben:
Gleichzeitiges Senden von Daten an mehrere (gleichartige oder unterschiedliche) Cloud- Lösungen, um die Redundanz, Ausfallsicherheit und/ oder Fehlererkennung zu erhöhen. In diesem Szenario kann die Verbindung zu einer Cloud- Lösung abbrechen, ohne dass Daten verloren gehen oder der Systembetrieb beeinträchtigt wird. Sofern auf beiden Cloud-Plattformen die gleiche Anwendung läuft (z.B. eine Anwendung „Steuerung aus der Cloud“), wird die Ausfallsicherheit des gesamten Automatisierungssystems drastisch erhöht.
Verteilung der Daten auf mehrere (gleichartige oder unterschiedliche) Cloud- Lösungen zur Lastverteilung.
Zuteilung der Daten nach Kriterien (z.B. Bearbeitungsgeschwindigkeit, Genauigkeit, regionale Auswahlkriterien der Cloud- Lösungen) auf die jeweils für die Datenverarbeitung am besten geeignete Cloud- Lösung.
Fig. 2 zeigt ein dem System nach Fig. 1 weitgehend ähnliches System, jedoch mit einem zusätzlichen Gateway 50. Wie dargestellt erfolgt hier die Kommunikation zwischen dem Controller 20 und den Cloud-Plattformen 30a und 30b nicht direkt, sondern über das Gateway 50. Das optionale Gateway 50 dient somit der Trennung zwischen Feld- und IT-Ebene und erhöht durch diese Kapselung die Sicherheit.
Fig. 3 zeigt, dass auch mehrere Controller 20 (und zugehörige Feldgeräte 10) mit oder ohne Gateway 50 mit den Cloud-Plattformen 30a und 30b in Verbindung stehen können. Ferner ist in Fig. 3 eine direkte Kommunikationsverbindung 60 zwischen den Cloud-Plattformen 30a und 30b vorgesehen. Beide Aspekte sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel kombiniert, es versteht sich jedoch, dass diese Aspekte auch unabhängig voneinander vorgesehen werden können. Mittels der zusätzlichen Kommunikationsverbindung 60 zwischen den Cloud-Lösungen 30a und 30b können beispielsweise Ergebnisse in einer Lösung zusammengefasst werden.
Fig. 4 zeigt einen zusätzlichen Datenverteiler 70, mit dem die Daten an andere Komponenten des Automatisierungssystems übertragen werden können, beispielsweise ein ERP-System, ein SCADA-System und/ oder ein Visualisierungssystem. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Datenverteiler 70 als eigenständige Komponente realisiert, kann alternativ aber auch im Controller 20 und/oder im Gateway 50 vorgesehen werden. Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung hegt in der gleichzeitigen
Parametrisierung mehrerer, möglicherweise unterschiedlicher, Cloud-Lösungen im Umfeld von Automatisierungsanlagen innerhalb eines Controllers, vorzugsweise innerhalb der Controller-Firmware. Hierdurch können die Stärken verschiedener Cloud-Plattformen vorteilhaft kombiniert werden. In einem Anwendungsbeispiel kann etwa innerhalb einer Automatisierungslösung das Devicemanagement mittels WAGO Cloud erfolgen (ggf. inkl. Firmwareupdate für den/die Controller) und für die Datenanalyse die Predictive Maintenance von IBM Watson genutzt werden, wobei die Analyseergebnisse aus der Cloud an den Controller zurückgeschickt werden können.

Claims

Ansprüche
1. Eine industrielle Steuerungsvorrichtung (20), umfassend: Mittel zum Steuern eines oder mehrerer Feldgeräte (10) in einer
Automatisierungsanlage; erste Konfigurationsinformationen zum Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung (40a) zu einer ersten Cloud-Plattform (30a); zweite Konfigurationsinformationen zum Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung (40b) zu einer zweiten Cloud-Plattform (30b); und
Mittel zum Übertragen von Prozessdaten der Automatisierungsanlage an die erste und die zweite Cloud-Plattform (30a, 30b).
2. Die industrielle Steuerungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, ferner umfassend: Firmware zum Speichern der ersten und der zweiten Konfigurationsinformationen.
3. Die industrielle Steuerungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, konfiguriert zum Übertragen derselben Prozessdaten an die erste und die zweite Cloud-Plattform (30a, 30b).
4. Die industrielle Steuerungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, konfiguriert zum Übertragen unterschiedlicher Prozessdaten an die erste und die zweite Cloud-Plattform (30a, 30b).
5. Die industrielle Steuerungsvorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Datenverteiler (70) zum Übertragen der Prozessdaten an ein ERP-System, ein SCADA-System und/oder ein Visualisierungssystem.
6. Ein System, umfassend: eine industrielle Steuerungsvorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 1-5; und ein Gateway (50), konfiguriert zum Verbinden der industriellen Steuerungsvorrichtung (20) mit der ersten und der zweiten Cloud-Plattform (30a,
30b).
7. Das System nach Anspruch 6, umfassend: eine Kommunikationsverbindung (60) zwischen der ersten Cloud-Plattform
(30a) und der zweiten Cloud-Plattform (30b) zum Austausch von Informationen zwischen der ersten und der zweiten Cloud-Plattform (30a, 30b).
8. Ein Verfahren zum Verbinden einer industriellen Steuerungsvorrichtung (20) mit einer ersten und einer zweiten Cloud-Plattform (30a, 30b), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung (40a) zwischen der industriellen Steuerungsvorrichtung (20) und der ersten Cloud-Plattform (30a); und
Konfigurieren einer Kommunikationsverbindung (40b) zwischen der industriellen Steuerungsvorrichtung (20) und der zweiten Cloud-Plattform (30b).
9. Ein Computerprogramm, umfassend Instruktionen zum Implementieren des
Verfahrens nach Anspruch 8.
10. Das Computerprogramm nach Anspruch 9, wobei das Computerprogramm in einer Firmware der industriellen Steuerungsvorrichtung (20) implementiert ist.
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