Auf dieser Seite:

Innovation – Edge Computing

11. November 2020
Optimale Datennutzung im Feld

Die Übertragung von Daten aus Maschinen und Anlagen direkt in eine Cloudlösung ist häufig zu ressourcenintensiv und aufgrund der im industriellen Umfeld erforderlichen kurzen Latenzzeiten nicht umsetzbar. Als Konzept, welches die Vorteile von dezentralen Cloudarchitekturen mit denen einer lokalen Netzwerkarchitektur verbindet, hat sich Edge Computing etabliert.

Zunehmend nähern sich die OT- und die IT-Ebene in den Unternehmen an. „Nicht zuletzt dadurch bekommen die produktionsnahen Mitarbeiter mit, welche vorteilhaften Verfahren es im IT-Bereich gibt“, betont J. Sparmann. Als Beispiel nennt er die Dockertechnologie. „Da alle Prozesse immer smarter werden, werden auch immer mehr Daten gesammelt“, erklärt Dr. A. Kleine. Statt die riesigen Datenmengen komplett in die Cloud zu senden, findet ein Teil der Verarbeitung am Rand (Edge) des Netzwerks statt. „Somit wird die Datenvorverarbeitung immer wichtiger, wenn es um Echtzeitdaten geht“, schließt er an. Es lassen sich auch Anwendungen mit kurzen Latenzzeiten realisieren. „Benötigt wird immer mehr Rechenleistung mit entsprechenden Anforderungen an Datenbanken direkt am Feld“, stellt J. Sparmann heraus. „Dies lässt sich mit klassischen SPS nicht abdecken. Server sind aber meist für solche Anwendungen überdimensioniert.“

WAGO stellt daher zwei neue Edge Devices vor, die ideal für solche Anwendungen geeignet sind: den Edge Controller und den Edge Computer. „Die Hochsprachenprogrammierer profitieren davon, denn sie kommen dichter an den Sensor als Datenlieferanten heran“, unterstreicht Dr. A. Kleine. „Die Hürde der letzten Meile fällt; die IT- und die OT-Welten verschmelzen.“ Auf den Edge Devices können auch Clouddienste laufen, sodass zum Beispiel nur kritische Daten in die WAGO Cloud transferiert werden. Edge Devices haben darüber hinaus Vorteile, wenn Daten zwischengepuffert werden müssen, zum Beispiel in mobilen Anwendungen.

MM-19863_Landingpage_WAGO_Egde_Devices_WAGO1170_2000x1125.jpg

» Die Hürde der letzten Meile fällt; die IT- und die OT-Welten verschmelzen. «

Dr. André Kleine, Produktmanager HMI & Edge Controller

Mit umfangreicher Schnittstellenausstattung

„Beide neuen Devices basieren auf schaltschrankkompatibler Hardware, lassen sich mit 24 V versorgen und passen ideal in die Umgebung der Automatisierung“, berichtet J. Sparmann. Der Edge Controller ist mit einem ARM-Cortex-A9-Quadcoreprozessor ausgestattet und verfügt über eine umfangreiche Schnittstellenausstattung. Diese umfasst zwei Ethernet-, eine CANopen- und zwei USB-Schnittstellen. Über die HDMI-Schnittstelle ist die lokale Anzeige der Visualisierung möglich.

Alternativ kann die Visualisierung über den integrierten Webserver auch anderen Webclients zur Verfügung gestellt werden. Eine serielle RS-232/485 Schnittstelle sowie vier digitale Ein-/Ausgänge dienen für die Anbindung lokaler Geräte oder Sensoren. „Auch mit dem Modbus kann das Device verbunden werden“, ergänzt Dr. A. Kleine. „Aufgrund der Schnittstellenvielfalt kann das Gerät einfach in bestehende Anlagen integriert werden.

Die Installation des Edge Controllers geschieht platzsparend auf einer Hutschiene; die Montage ist sowohl waagerecht als auch senkrecht möglich. Die Projektierung kann in der gewohnten Engineering-Umgebung „e!COCKPIT“ erfolgen und gliedert sich damit nahtlos in das Umfeld der Automatisierungslösungen ein. „Die Firmware ist sehr ähnlich der unserer HMI-Geräte“, betont. Dr. A. Kleine „Softwareseitig ist damit auch eine hohe Wiederverwendbarkeit sichergestellt.“ So lassen sich vorhandene WAGO-Docker-Container weiterverwenden.

Der Edge Controller kann mit zusätzlichen Lizenzen für die Anbindung an Bacnet oder Ethercat ausgerüstet werden. Die Datenübertragung in die Cloud ist über MQTT möglich. Damit lässt sich sehr einfach eine Anbindung an die WAGO Cloud oder andere Cloud-Plattformen realisieren. „Der Aufbau einer Multi-Cloud-Landschaft ist einfach möglich“, sagt Dr. A. Kleine. „WAGO hatte bereits sehr früh die große Bedeutung der Cloud-Kommunikation erkannt und das MQTT-Protokoll in e!COCKPIT integriert. Was jetzt noch folgt, ist ein eigener perfomanter OPC-UA-Stack.“ Allerdings ist auch heute bereits die OPC-UA-Kommunikation über den Codesys-Stack möglich.

Webinar_Docker_WAGO9320_Jens_Sparmann_2000x1125.jpg

» Beide neuen Devices passen ideal in die Umgebung der Automatisierung. «

Jens Sparmann, Systemspezialist Security

Große Datenmengen verarbeiten

Bei hohen Anforderungen an Rechenleistung und Speicherplatz bietet der Hersteller mit dem Edge Computer ebenfalls eine passende Lösung. Dieser arbeitet mit einem Quadcore-Atom-Prozessor mit 1,91 GHz und ist mit einem Standard-Debian-Linux ausgestattet. „Anwender können hier aus dem Vollen schöpfen und ganze Automatisierungsprozesse darauf abbilden“, freut sich J. Sparmann. Displays lassen sich direkt über den HDMI- oder Display-Port anschließen. Zur Kommunikation stehen zudem mehrere USB-Schnittstellen und zwei Gigabit-Ethernet-Ports zur Verfügung. „Über einen Erweiterungsslot können auch Mobilfunkkarten eingesetzt werden, wenn keine Kabelverbindung möglich ist“, erläutert J. Sparmann. Mit 4 GB oder wahlweise 8 GB RAM und einem 64 GB Flash-Speicher lassen sich auch aufwendigere Projekte realisieren.

Wenn sehr große Datenmengen verarbeitet werden sollen, beispielsweise bei umfangreichen Datenbankanwendungen, kann der Edge Computer mittels eines SSD-Laufwerks erweitert werden. Im Gehäuse ist dazu ein Montageplatz für ein 2,5-Zoll-SSD-Laufwerk vorgesehen. Da der Edge Computer trotz des erweiterten Temperaturbereichs von -20 °C bis 60 °C ohne Lüfter auskommt, ist er kompakt und lässt sich so einfach sowie platzsparend in einem Schaltschrank auf einer DIN-Tragschiene montieren. „Er ist damit auch wartungsarm“, ergänzt Dr. A. Kleine.

Auf dem Edge Computer kann Standardsoftware und WAGO Docker Container wie Node-Red verwendet werden. Zur grafischen Datendarstellung eignet sich zum Beispiel die Open-Source-Anwendung Grafana.

Die Security spielt auch bei den neuen Devices eine wichtige Rolle. Ein TPM-2.0-Chip ermöglicht es, einen Verschlüsselungsmechanismus zu verwenden, um die Datensicherheit zu gewährleisten. „Auch softwaretechnisch sind die Geräte bestens für eine hohe Security gerüstet“, findet J. Sparmann. „Mit einem großen Teil an Open-Source-Software auf den Geräten ist die Security immer mit dabei, denn die große Open-Source-Community überprüft fortlaufend den Quelltext und pflegt Bugfixes ein.“

Neben den Standard-VPN-Anwendungen sind die Devices offen für spezielle Security-Lösungen, zum Beispiel von Tosibox und Hooc. Damit können Anwender entsprechend dem „Open & Easy“-Prinzip neben der WAGO-eigenen VPN-Lösung auch auf andere Fernwartungsangebote mit hoher Security zurückgreifen.

Für jede Edge-Anwendung die richtige Hardware

Mit den beiden Edge-Devices werden neue Hardwareplattformen zur Verfügung gestellt, mit denen Anwender ihre Edge-Applikationen an der Schnittstelle zwischen WAGO-Automatisierungsarchitektur und der WAGO Cloud einfach umsetzen können. „Beide Devices runden unser Portfolio hervorragend ab“, ist sich J. Sparmann sicher. „Während der Edge Controller die OT-Ebene näher zur IT-Ebene bringt, verhält sich das bei unserem Edge Computer andersherum.“

Passende Themen

Containervirtualisierung mit Docker

Docker vereinfacht Ihnen die Bereitstellung von Software bzw. Applikationen mithilfe von Containervirtualisierung.

Standardisierte und sichere Kommunikation für die industrielle Automation

Flexibel, zukunftsfähig und erweiterbar – OPC UA gewinnt als Kommunikationsstandard für Anwendungen in der Automatisierungstechnik schnell an Bedeutung.

Technische Produktberatung

Mo.-Do. 8:00-17:00 Uhr
Fr. 8:00-16:00 Uhr

Weitere Serviceangebote: