Embedded-Systeme für Industrie 4.0 - SPS

97434_Kontron Europe GmbH_RLOS_EMB_Embedded Design 31.03.2015 12:30 Seite 54
Bild: Kontron AG
Cyber-Physical-Systems (CPS)
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Betrachtet man eine Fertigung näher, hat man es mit den unterschiedlichsten
computerbasierten Komponenten zu tun. Heute schon lassen sich all diese Geräte
auf einer einheitlichen technologischen Basis realisieren.
Embedded-Systeme
für Industrie 4.0
Unternehmen werden zukünftig ihre Maschinen, Lagersysteme und Betriebsmittel als Cyber-Physical-Systems (CPS)
weltweit vernetzen – so steht es in den Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 der
Acatech. In wie weit sind die Technologien für eine solche Aufgabe heute schon vorhanden?
Autor: Ingrid Einsiedler, Marketing Program Manager, Global Marketing, Kontron
A
us Sicht Kontrons ist Industrie 4.0 keine Vision
einer fernen Zukunft,
sondern schon heute in weiten
Stücken realisierbar. Der Artikel
beschreibt, wie in Zusammenarbeit mit Technologiepartnern wie
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Intel, Windriver, Telekom und
Salesforce schon an CPS-Lösungen gearbeitet wird, die auf einer
einheitlichen Embedded-Basis beruhen, eine IoT-Anbindung ermöglichen sowie einen Cloud-Lösungsansatz bieten.
Die Embedded-Basis
Betrachtet man eine Fertigung
näher, dann haben wir es mit
den unterschiedlichsten computerbasierten Komponenten zu
tun – Visualisierungseinheiten,
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Mit dem Interface KEAPI (Kontron Embedded Application Programming Interface)
standardisierte Kontron den Zugriff auf und die Steuerung von Hardware-Ressourcen
in Embedded-Applikationen.
BV-Systeme, Steuerungen und
ähnliches. Heute schon lassen
sich all diese Geräte auf einer
einheitlichen technologischen
Basis realisieren. Als Beispiel dienen Intel-basierte COM-ExpressModule, die sich in einem weiten
Leistungsbereich skalieren lassen.
Die COM-Express-Module von
Kontron etwa decken mit einer
Performance, die vom High-End
1,7GHz-Quad-Core Intel Core i7Prozessor bis zum Intel Celeron
oder Intel Atom-Prozessor reicht,
ein breites Anwendungsspektrum ab. Auf Basis dieser COMExpress-Module launchte Kontron bereits z.B. einen Schaltschrank-IPC für die Automatisierung als neues Mitglied der KBox
IPC Produktfamilie.
Embedded Application
Programming
Schon vor einigen Jahren stellte
Kontron eine plattformübergrei-
fende Middleware namens KEAPI
– Kontron EAPI (Embedded Application Programming Interface) vor.
Mit diesem Interface standardisierte Kontron den Zugriff auf und
die Steuerung von Hardware-Ressourcen in Embedded-Applikationen. Applikationsentwickler profitieren von einer Bibliothek an APIFunktionen, die Hardwareinformationen aller neuen Kontron Embedded-Plattformen bereitstellen.
Mit dem Middleware-Paket können Geräteentwickler sehr viel
schneller und einfacher auf einen
raschen Technologiewandel reagieren. Die Standardisierung vereinfacht die sonst komplexen I/O-Zugriffe. Und das nicht nur für ein
einzelnes Board, sondern plattformübergreifend. Im Endeffekt
vereinheitlicht das MiddlewarePaket den Zugriff auf alle Kontron
Embedded-Plattformen, unabhängig von Formfaktor und Betriebssystem. Und das nicht nur für eine
Produktkategorie, sondern für das
gesamte Portfolio. Kontron EAPI ist
konform zum EAPI der PICMG, erweitert aber dessen Funktionsumfang um zusätzliche Funktionsaufrufe, beispielsweise für grundlegende Systeminformationen (z.B.
CPU, Speicher, HDD, Akku), Temperatur- und Spannungsanzeigen,
CPU-Leistung und Temperaturkontrolle. Darüber hinaus unterstützt
das Kontron EAPI verschiedene
Formfaktoren wie COM Express,
Smarc oder Motherboards und erlaubt auch den Fernzugriff über
das Internet. Entwickler profitieren
damit von der Sicherheit einer unabhängig standardisierten Programmierschnittstelle kombiniert
mit einem hohen Komfort und erweitertem Funktionsumfang.
IoT-Gateway-Lösungen
Application-ready für das Internet der Dinge: 2014 stellte Kontron einen Box-PC auf der Smarc
Modul-Basis, mit Support der
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Die IPCs sind für industrielle Steuerungsaufgaben ausgelegt und vom
Einstiegs- bis hin zum High-End-Level hoch skalierbar.
Intel Gateway Solutions für das
Internet der Dinge vor (ehemaliger Codename Moon Island). In
Kombination mit Kontrons Embedded Application Programming Interface (KEAPI) bieten
diese applikationsfertigen M2MPlattformen (Machine-to-Machine) eine IoT-Gateway-Intelligenz, die standardisiert und einfach einsetzbar ist. OEMs können
ihre verteilten Systeme damit
nahtlos über kabellose Netze wie
LTE, GSM oder WLAN anbinden.
Vielfältige industrielle Schnittstellen unterstützen zudem die IoTIntegration von sowohl neuen als
auch bestehenden Applikationen. OEMs und Betreiber profitieren von einer vorvalidierten,
auf anerkannten Standards basierten Plattform, mit der sie alle
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‘Big Data’ erfassen, auswerten
und nutzen können. Die Intel
Gateway Solutions für das Internet der Dinge beinhalten Wind
Rivers Intelligent Device Platform
XT 2.0 sowie McAfees Embedded Control 6.1 und ermöglichen
die Entwicklung intelligenter
Gateways, wie den erwähnten
Box PC. Solche intelligenten
Gateways sind die entscheidenden Systemerweiterungen, um
den Anschluss an neueste intelligente Infrastrukturen sicherzustellen. Im April ging Kontron mit
der Deutschen Telekom eine Kooperation ein. Ziel dieser Zusammenarbeit ist, M2M-Lösungen
voranzubringen. Für verteilte Systeme, die eine Mobilfunkanbindung brauchen, bietet Kontron
industrietaugliche Knotenpunkte,
die für eine Anbindung der Endgeräte an die Cloud-Applikationen des Internets der Dinge benötigt werden. Bestandteil des
Angebots der Deutschen Telekom an Entwickler ist das Kontron M2M Smart Services Developer-Kit: Es bietet eine skalierbare Prozessor-Performance, beinhaltet alle relevanten Treiber
und Protokolle und ist zudem flexibel hinsichtlich der Applikationen und Betriebssysteme. Das Kit
weist auch ein vorqualifiziertes
Setup für Mobilfunknetzbetreiber
auf. Das System verfügt über
PTCRB-Zertifizierung und ist für
den Einsatz in Mobilfunknetzen
zugelassen. Das spart Kunden
Entwicklungszeit und -kosten:
Das Zulassungs- und Zertifizierungsverfahren durch die Netz-
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Die COM-Express-Module decken mit einer Performance, die vom
High-End 1,7GHz Quad-Core Intel Core i7-Prozessor bis zum Intel
Celeron oder Intel Atom-Prozessor reicht, ein breites Anwendungsspektrum ab.
betreiber, welches die Applikationen durchlaufen müssen, bevor
sie in deren Netz eingesetzt werden können, wird so verschlankt.
Für eine schnelle Entwicklung
von Applikationen mit lokaler
drahtloser Konnektivität unterstützt das Kit 802.11a/b/g/n
WLAN (Wireless Local Area Network) und 802.15.4 WPAN (Wireless Personal Area Network).
Zellulare Netzanbindung an die
Cloud-Applikationen bietet es
mit einem bereits vorinstalliertem 3G WWAN (Wireless Wide
Area Network), das für redundante Auslegungen optional
auch über ein zweites PCI Express 3G/4G-Module erweitert
werden kann. Durch die optionale Erweiterung um das Smart
Video und Audio-Modul ist
sogar die Kommunikation von
Angesicht zu Angesicht möglich.
Die Cloud
Die Firma Salesforce ist CloudAnbieter. Im Februar 2014 gab
Kontron auf der Embedded
World die Zusammenarbeit mit
Salesforce.com bekannt. Gemeinsam arbeiten die Unternehmen an Konzeptstudien für das
Internet der Dinge und das Internet der Kunden. Die auf Basis
von Salesforce.1 gemeinsam entwickelten Konzeptstudien ermöglichen es Entwicklern, Applikationen bei sehr geringem technischem Risiko schneller zu implementieren. Gleichzeitig inspirieren sie auch zu neuen DesignIdeen, um die Weiterentwicklung
des Internets der Dinge voranzutreiben. Nahezu alle Applikationen, die Geräte erfordern, die
sich mit Menschen verbinden
müssen und die man beispielsweise in Märkten wie Industrie,
Medizin und Point-of-Sales findet, können von den IoT- und
IoC-Konzepten von Kontron und
Salesforce.com profitieren. Diese
Studien erleichtern die Entwicklung erheblich, da sie es Entwicklern erlauben, sich ganz auf
die Applikations-Ebene zu konzentrieren, sodass kein Expertenwissen über Computerhardwareoder Softwaretechnologien erforderlich ist. Kontron geht
davon aus, dass neue Geschäftsmodelle auf Basis des IoTs entstehen werden, die deutlich weiter entwickelt sind, als die in den
klassischen Anwendungsfeldern
der M2M-Kommunikation. Für
eine erfolgreiche IoT-Implementierung ist es dabei nicht so sehr
entscheidend, immer mehr Gerätedaten zu sammeln. Viel wichtiger ist es, die digitale Verbindung zu nutzen, um neue Erkenntnisse zu erlangen und um
Menschen mit Menschen sowie
Geräte mit Menschen zu verbinden. Kontron bietet zusammen
mit Technologie-Partnern eine
große Palette aus einer Hand,
von offenen, IoT-ready Plattformen wie kompakte Box-IPC,
HMI, Rackmount IPC, M2MGateways bis hin zu einem verfügbaren und kompakten CloudServer Symkloud in Verbindung
mit entsprechenden SoftwarePlattformen. Dadurch lassen sich
innovative Industrie-4.0-Lösungen wirtschaftlich für die heutigen und zukünftigen Anforde■
rungen implementierten.
www.kontron.de
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