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Die Cloud für smarte Seewege

Daten liefern, sammeln, auswerten und nutzen: Neben den IoT-Controllern PFC100 und PFC200 erweitert WAGO sein digitales Leistungsportfolio mit der WAGO Cloud – eine zukunftsweisende Technologie, um auch die eher konservative Schifffahrtsbranche effizienter arbeiten zu lassen.

Der Trend zur Digitalisierung stellt Akteure im Schiffbau und -betrieb vor einige Herausforderungen: steigender Kostendruck in einem härter werdenden internationalen Wettbewerb, immer anspruchsvollere Anforderungen zum Schutz der Umwelt, spezielle sicherheitsrelevante Aspekte – all das verlangt nach mehr Flexibilität in Entwicklung, Produktion, Schiffsbetrieb und Hafenlogistik bei niedrigeren Kosten. Die Lösung? – ist nicht einfach, aber schlau: Smart Shipping liefert viele Antworten auf die digitalen Fragen der Zukunft, damit Branchenteilnehmer dem Konkurrenzdruck auch in Zukunft standhalten können. Voraussetzung hierfür sind transparente Informationen zu Abläufen und Performance. Zwar werden in maritimen Prozessen bereits enorme Datenmengen erfasst, allerdings sind diese meist auf verschiedene Systeme verteilt, nicht miteinander kompatibel und liegen an Bord, wo sie nicht ausgewertet werden. Durch Cloud-Kommunikation ergeben sich für die Schifffahrtsindustrie neue Chancen der Vernetzung, insbesondere mit Blick auf die Optimierung des Schiffbetriebs sowie die Sicherstellung der Betriebsabläufe in den Häfen und der Logistikkette. Ohnehin sind Reedereien seit der 2018 in Kraft getretenen „Measuring, Reporting and Verification-Verordnung“ (MRV) der EU dazu verpflichtet, eine Vielzahl von Kennzahlen zu überwachen – Cloud-Technologie schafft die Grundlage für einen Einsatz von Datenanalysen. Das Ergebnis: eine bessere Vorhersage für optimale Routen, Treibstoffverbräuche und Wartungen von Maschinen.

Schifffahrt im digitalen Wandel

Mit zukunftsweisender Cloud-Technologie sollen der Schiffbetrieb sowie die Betriebsabläufe in den Häfen optimiert und sichergestellt werden.

Flexibler Zugriff auf prozessrelevante Daten

WAGO hat sich intensiv mit diesen Anforderungen auseinandergesetzt und bietet für Schiffsbetreiber konkrete Lösungen. Zu den neuesten zählt die WAGO Cloud, die alle WAGO Controller PFC sowie deren Applikationen und Daten verwaltet, überwacht sowie unabhängig von Zeit und Ort zur Verfügung stellt. Ein Webportal dient dem Anwender als Benutzeroberfläche für den Cloud-Dienst, der bei Microsoft Azure gehostet wird. Über diesen hat der Anwender Zugriff auf Funktionen wie Projekt-, Controller- und Benutzerverwaltung oder Controller-Status-Monitoring, Alarmfunktionen und E-Mail-Benachrichtigungen.

Auf einem Dashboard lassen sich Texte, Tabellen, Diagramme, Zeigerelemente und Kommando-Buttons bequem und übersichtlich anordnen. Für die direkte Kommunikation zwischen Automation und übergelagertem Steuerungssystem bietet sich OPC-UA an, für die Kommunikation zu Cloud-Lösungen bietet das MQTT-Protokoll die optimalere Performance – beispielsweise beim Brennstoffverbrauchsmonitoring, aber auch für Predictive-Maintenance-Applikationen. Diese ermöglichen es Anwendern, Störungen zu erkennen und Reparaturen anzustoßen, bevor Defekte zu gravierenden Schäden auswachsen und es zum Beispiel zu Ausfällen bei Charterraten kommt.

In wenigen Schritten in die Cloud

Die Anbindung an die Sensorik erfolgt über das WAGO-I/O-SYSTEM 750 oder 750 XTR, wobei die Daten in nahezu beliebige Clouds über einen Controller der PFC-Familie gesendet werden – über einen Controller der PFC-Familie gesendet werden – die neueste PFC- Generation ist stan- dardisiert IoTready und verfügt über alle erforderlichen Schiffszertifizierungen und Zulassungen für den Ex-Bereich. Die IEC-Programmierung einer Applikation mit der entsprechenden Bibliothek macht die Steuerungen mit nur wenigen Handgriffen zum IoT-Device. Dann lassen sich Zustandsinformationen wie Run/ Stop, Verbindungsstatus, Geräteinformationen sowie im IEC-Programm definierte Variablen in die Cloud senden und beispielsweise visualisieren.

Über das TLS-verschlüsseltes MQTT-Protokoll kommunizieren die IoT-Steuerungen mit dem jeweiligen Cloud-Dienst. Die Konfiguration der Cloud-Verbindungsdaten erfolgt mit Hilfe des Web-Based-Managements (WBM). Darüber hinaus sind auch Bibliotheken für e!COCKPIT im Lieferumfang enthalten. Im IEC-Programm können die Variablen definiert werden, die in die Cloud übertragen werden sollen. Sensible Daten werden so gesichert vom Controller in die Cloud übertragen. Die WAGO Controller PFC100 und PFC200 bilden damit die Plattform, die das Bindeglied zwischen den Elementen der realen und digitalen Welt darstellt. Mit der Vielzahl an Schnittstellen bieten sie außerdem die Grundlage für ein IoT-Gateway. Sie sind modular und skalierbar, können jedes Feldsignal einsammeln, sprechen alle gängigen Industrieprotokolle und ermöglichen sogar die Cloud-Anbindung von Sensoren und Aktoren, die selbst keine Internetschnittstelle haben.

Daten auf See sicher zwischenspeichern

Eine Voraussetzung, um Daten über eine Cloud- Technologie rund um die Uhr und weltweit zur Verfügung zu haben, ist ein stabiler Internetzugang – was aber, wenn dieser auf hoher See abbricht und dadurch wertvolle Informationen verlorengehen? Eine Frage, die WAGO mit einer für die Schifffahrt entwickelten Speicherlösung beantwortet: Üblicherweise werden die von den Controllern in die Cloud gesendeten Daten in einem Zwischenschritt im RAM-Arbeitsspeicher abgelegt und von dort weitergeleitet. Bricht die Netzverbindung ab, bauen sich gesendete Daten in diesem Arbeitsspeicher auf und bei erneuter Internetverbindung wieder ab. Kommt es aber zum Beispiel zu einem Stromausfall, gehen auch die im RAM zwischengespeicherten Daten verloren. Daher bietet WAGO zusätzlich die Möglichkeit einer Zwischenspeicherung. Auf einer SD-Karte werden die Informationen zwischengespeichert und bei einem erneuten Netzaufbau später an die Cloud gesendet.

Sicherer Schutz vor Hackern

Prozessdaten von überall auf der Welt einsehen – klingt praktisch, aber ist es auch sicher? Cyber-Security ist für WAGO ein Musskriterium bei der Digitalisierung. Die IoT-Controller PFC100 und PFC200 erfüllen höchste Sicherheitsanforderungen, denn sie codieren Daten mittels SSL/TLS 1.2 direkt in der Steuerung – optional übertragen sie diese zusätzlich gesichert via OpenVPN-Tunnel auch in übergeordnete Systeme über öffentliche Kommunikationswege. Die Controller basieren auf einer Linux^®-Plattform mit Realtime-Erweiterung, die als Open-Source-Betriebssystem langzeitverfügbar, skalierbar sowie update-fähig ist und Tools zur Datensicherung und Wiederherstellung wie z. B. Rsync unterstützt. Somit sind sie auch als Secure-Gateway einsetzbar.

Die Linux^®-Basis der WAGO Controller ist investitionssicher und verfügt über integrierte Schutzmechanismen gegen Cyber-Crime – eine wichtige Voraussetzung für die Land-zu- Schiff-Kommunikation sowie Datenerfassung, -steuerung, -regelung und Vernetzung der Teilsysteme an Bord. Sie unterstützt wesentliche Sicherheitsprotokolle und sorgt dafür, dass diese dank der Linux^®-Community ständig weiterentwickelt werden. IT-Security by Design lautet daher die WAGO Devise: Alle IT-Security-Mechanismen sind fest in den Controller integriert und können nicht durch Fremdzugriff ausgekoppelt werden.

Mit dem St. Georgener Softwareunternehmen M&M als Mitglied der WAGO Firmengruppe steht zudem ein enger und ganzheitlicher Partner für industrielle und technische Softwarelösungen zur Seite. Bei Digitalthemen wie Cloud und Internet of Things arbeitet M&M eng mit Microsoft zusammen und realisiert entsprechende Lösungen, bevorzugt mit Microsoft Azure. Die Cloud-Computing- Plattform WAGO Cloud ist hoch skalierbar und gibt einen detaillierten Überblick auf Rechenleistung, Datenspeicher, Transaktionen, Verfügbarkeit und Sicherheitsstandards. Sie bietet eine schnell wachsende Anzahl von Diensten und Tools und stellt daher die optimale Basis für die Realisierung anwendungsspezifischer Lösungen aus der Prozessautomation dar.

Auf Microsoft Azure festgelegt sind Kunden jedoch nicht. Die WAGO Controller können die Daten je nach Wunsch und Anforderung zu anderen Plattformen wie Amazon Web Services oder IBM Cloud senden. Auch Anbindungen an Third-Party- Lösungen sind dank des standardisierten Protokolls MQTT machbar.

Text:
Norman Südekum | WAGO
Dirk Volkening | WAGO

Foto: Thorsten Sienk | WAGO

WAGO in der Praxis

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Highspeed-Datenverarbeitung auf See

Für das komplexe Automatisierungskonzept einer Luxusjacht setzt die Firma besecke auf ETHERNET-Controller von WAGO.

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Heute an morgen denken

Ganz gleich, ob Licht- und Raummanagement oder Lösungen für Heizung, Lüftung oder Kilma: WAGO ist der innovative Partner mit zuverlässigen Produkten, die Zeit, Kosten und Energie sparen.

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