Hutschienen-PC als Cloud-Computing-Gateway in der Automatisierung
Speziell als Gateway-Computer in Cloud-Computing-Infrastrukturen und Anlagensteuerungen ist der Hutschienen-PC H1-A konzipiert. Im Herz des nur 122 mm breiten, schnell montierbaren Industrierechners arbeitet ein Qseven-Modul mit Intel-Atom-Prozessor. Wir stellen ihn vor.
Cloud Computing zählt schon längst zu den wichtigen Trends der Computertechnologie. Eine aktuelle Umfrage des Hightech-Verbands Bitkom hat ergeben, dass 62 % der befragten Informations- und Telekommunikationsunternehmen Cloud Computing als das Top-Thema 2011 sehen, vor den Bereichen „Mobile Anwendungen", „IT-Sicherheit" und „Virtualisierung". Cloud Computing war natürlich auch das Leitthema der diesjährigen CeBIT 2011. Unter Cloud Computing verstehen Experten die Verlagerung von IT-Infrastrukturen in das Internet (in die Wolke oder Cloud) und die Nutzung von IT-Leistungen in Echtzeit über Datennetze anstatt auf lokalen Rechnern. Das betrifft neben Rechenperformance, Speicherkapazitäten und Netzen auch die entsprechende Software einschließlich Betriebssysteme, Anwendungen und Entwicklungs-Tools. Damit lassen sich die vorhandenen Ressourcen dynamisch und effizient an die Erfordernisse des Projektes anpassen. Der Nutzer spart die Investitionen in teure Server und reduziert die Kosten für anfallende Software-Lizenzgebühren. Als lokale Arbeitsplätze eignen sich vergleichsweise einfache und im Betrieb günstige, kompakte und Energie sparende Rechnersysteme. Einen großen Stellenwert nehmen bei dem Cloud-Computing-Konzept eine hohe Datensicherheit z. B. durch Datenverschlüsselung und eine ausreichende Netzwerkinfrastruktur ein, um ein sicheres und schnelles Arbeiten zu ermöglichen.
Die Cloud in der Automation
Cloud Computing wird in den nächsten Jahren jedoch nicht nur in der IT-Branche sehr stark an Bedeutung gewinnen, sondern das gesamte Wirtschaftszenario nachhaltig verändern. Damit auch die Automatisierungsindustrie. Für Christian Lang, Leiter Marketing bei DSM, stellt sich jedoch die Frage, in welchen Anwendungen Cloud Computing sinnvoll ist und in welchen nicht: „In vielen Automation-Anwendungen steht die fehlerfreie Funktion einer Maschine an erster Stelle. Es darf nicht passieren, dass beispielsweise eine kritische PC-basierte Anlagensteuerung, die in Echtzeit läuft, von einer unsicheren Internet-Verbindung abhängig ist. In diesen Fällen muss die Software sicherlich auf einem firmeninternen Rechner laufen. Ich glaube, dass jedes Unternehmen selbst entscheiden muss, ob und welche Funktionen dezentral bzw. zentral organisiert werden sollten." Gerade im Fabrikumfeld spielen die Zuverlässigkeit und die Datensicherheit eine zentrale Rolle. Unternehmen der Automatisierungsbranche werden deshalb sicherheitskritische Funktionen auch weiterhin im eigenen Hause steuern und nicht in die Cloud auslagern. Nur so lassen sich die Kernprozessdaten, von denen die Verfügbarkeit der Produktionsanlagen abhängt, sicher bereitstellen und verwalten. Beim Betrieb von Maschinen und Prozessanlagen scheinen für viele Experten heute die Risiken einer Cloud-Computing-Infrastruktur im Vergleich zum potentiellen Nutzen noch zu hoch.
Schutz des Unternehmens-Know-hows
Ein weiterer kritischer Punkt des Cloud-Computing-Konzepts ist der Schutz des firmeneigenen Know-hows. Gerade sensible Daten können nicht über externe, virtuelle Rechner laufen ohne 100%-ige Garantie, dass diese Informationen auch wirklich geschützt und exklusiv behandelt werden. Um vernetzte Anlagen vor dem Zugriff nicht autorisierter Personen zu schützen, wird es sogar immer wichtiger, die Maschinenvernetzung vom restlichen Fabriknetzwerk und Internet zu trennen. Neben den kritischen Prozessabläufen gibt es jedoch eine Reihe von Anwendungen, die sich für Cloud Computing bestens eignen. Gegenwärtig werden Cloud-basierte Lösungen in der Automatisierung überwiegend zur dezentralen Datenerfassung und zur Prozessvisualisierung eingesetzt. Zukünftig ist auch die Speicherung von Daten und das Bereitstellen bzw. Verteilen von Applikationen denkbar. Durch die Entkopplung der Datensicherung von den lokalen Systemen könnten maschinennahe Systeme ohne anfällige Massenspeicher, wie Festplatte oder SSD, betrieben werden, und nur noch von einem schreibgeschützten Flash-Speicher starten. Auch im Fertigungsumfeld, z.B. bei der Auftragsabwicklung und Materialbeschaffung, wird Cloud Computing in der nächsten Zeit eine große Rolle spielen. Maschinen- und Anlagenbauer sowie deren Kunden profitieren darüber hinaus von einer Internet-basierten Fernwartung und von einem erweiterbaren Service-Angebot. Die Zukunft von Cloud Computing hängt u. a. von dem weiteren Ausbau der Bandbreiten und der Erhöhung der Sicherheit öffentlicher Netze ab.
Dezentrale Rechner
Zur Realisierung industrieller Cloud-Computing-Lösungen können als dezentrale Gateway-Rechner kompakte Hutschienen-PCs eingesetzt werden. DSM Computer hat jetzt auf der embedded world den ersten Vertreter aus ihrer neuen Hutschienen-PC-Familie, H1-A, vorgestellt (Abb. 1). Der dezentrale Rechner kann z. B. die Internet-Anbindung einer Anlage übernehmen, um Prozessdaten sicher in einem Web-Portal anzuzeigen. Der Vorteil von kleinen Hutschienen-PCs ist ihre einfache, standardisierte Montagemöglichkeit, wobei die Gehäuseform in der Regel noch variabel ist. Der robuste Industrierechner H1-A ist nur 122 mm (7 TE) breit und lässt sich einfach in einem Schaltschrank oder Standardelektroschrank verbauen. Dabei ragen nur die an der einen Seite des Gehäuses angebrachten Kühlrippen hervor. Das hochwertige Aluminiumgehäuse des Hutschienen-PCs weist eine Höhe von 90 mm und eine Tiefe von 41 mm (55 mm mit Kühlrippen) auf. Die Anschlüsse sind von unten zugänglich, DSM plant weitere Versionen, bei denen die Kabel an der Vorderseite angesteckt werden können. Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich des Industrie-PCs liegt zwischen 0 °C und 45 °C. Die 24 V DC-Stromversorgung ist über eine in der Elektroindustrie üblichen Schraub- oder Steckklemme sichergestellt.
Innere Werte
Für den Einsatz als Gateway-Rechner wichtig ist das Vorhandensein gängiger Schnittstellen. Der H1-A verfügt über einen seriellen RS232-Anschluss, bei Bedarf ist ein zweiter RS232-Anschluss anstelle des vorhandenen VGA-Interface realisierbar. Die beiden RS485-Schnittstellen sind zum Ausgleich von Potentialunterschieden galvanisch getrennt. Darüber hinaus sind zwei schnelle 1.000 Base-T-LAN-Schnittstellen zur Datenübertragung via Ethernet und zwei USB 2.0-Ausgänge vorhanden. Über das VGA Interface lässt sich zur Inbetriebnahme und für Wartungszwecke ein Kontrollmonitor anschließen. Als Prozessor hat DSM einen Intel-Atom-Prozessor Z510 mit 1,1 GHz Taktfrequenz gewählt, der auf einem Qseven-Board seinen Dienst verrichtet. Zur Wärmeableitung ist das Qseven-Modul mittels seitlich angebrachter Heat Rail direkt mit dem Rechnergehäuse verbunden (Abb. 2). Das Qseven-Modul steckt auf einem speziell für den Industrie-PC entwickelten Baseboard. Derzeit sind von DSM zwei Versionen des Hutschienen-PCs H1-A erhältlich. Das erste Modell verfügt über ein 1 GB großes DDR2-RAM und einen 2 GB großen Onboard-Flash, alternativ wird eine Variante mit 512 MB DDR2-Speicher ohne Flash-Speicher angeboten. Als Chipsatz kommt der Intel US15W System Controller Hub mit integriertem Intel Graphics Media Accelerator GMA 500 zum Einsatz. Die Anwenderdaten lassen sich in das Onboard-Flash oder in beiden Modellen auf einer SD-Karte speichern. (gro)
