Durchgängige IIoT-Programmierumgebung für embedded Systeme Automation of Things bietet FourZero - KEM

Durchgängige IIoT-Programmierumgebung für embedded Systeme

Automation of Things bietet FourZero

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Industrie 4.0 beschreibt es: Die unbegrenzte Verfügbarkeit von Daten und Information ist Grundvoraussetzung für die Industrie von heute. Das Industrial Internet of Things soll den Datendurst stillen. Doch wie wird ein Embedded-Gerät zum Ding im Industriellen Internet der Dinge (IIoT)?

Erstens: Das Gerät muss als IoT-Device konzipiert sein. Das bedeutet, es muss zumindest auf der IT-Ebene auf gängigen Service-orientierte Architektur (SoA) aufgebaut sein. Es ist somit flexibel koppelbar mit beliebigen IoT-Services. Außerdem muss es mit ausreichender Konnektivität ausgestattet sein.

Zweitens: Es muss die industriellen Quality-of-Services-Anforderungen erfüllen. Hierzu zählen definiertes Echtzeitverhalten und industrielle Verfügbarkeit der Infrastruktur. In der Praxis bedeutet dies die Unterstützung von industriellen Feldbussen inklusive Real-Time-Ethernet.

Drittens: Dezentrale Steuerung mit Echtzeitreaktion mehrerer IoT-Devices im Netzwerk muss in der Produktion gewährleistet sein. Diese Aufgabe erfüllt das Fog-Computing.

Programmiersystem für IIoT-Devices

Mit FourZero hat Automation of Things ein durchgängiges Programmiersystem für IIoT-Devices entwickelt. Es kombiniert SoA-Prinzipien mit gängigen Feldbussen und Real-Time-Ethernet Architekturen. Gleichzeitig ist die Programmierung von dezentralen Steuerungen nach dem IEC-61499-Standard im Programm integriert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von zentralen Servern bei der Entwicklung von Fog-Computing-Programmen. FourZero integriert die Funktionalität von Middleware in die Steuerungsprogrammierung.

Die Programmierung mit FourZero ist eventbasiert und taskorientiert. Als Besonderheit unterstützt es das Konzept der Service-orientierten-Architektur (SoA) auf der Steuerungs- und E/A- oder OT-Ebene. Durch diese neue Architektur können Embedded-Devices wie intelligente Sensoren, Aktoren und intelligente E/A-Knoten als verteilte Steuerung eingesetzt werden. Eine Open-Platform-SPS übernimmt zusätzliche Aufgaben als Service-Provider. Embedded PCs ermöglichen die Einbindung von IT-orientierten Services.

Mit FourZero bringt Automation of Things die folgenden Vorzüge von SoA auf die Steuerungs- und Feldbus-Ebene:

  • Services können von überall im Netzwerk aufgerufen werden.
  • Die Architektur ist beliebig erweiterbar, auch wenn im ursprünglichen Layout die weiteren Services noch nicht geplant waren.
  • Services sind beliebig wiederverwendbar und können zu anderen Services zusammengesetzt werden.
  • Services beinträchtigen sich nicht gegenseitig, da zwischen ihnen nur eine lose Kopplung besteht.
  • Services sind sich lediglich der Existenz anderer Services bewusst.
  • Der Service selbst ist eine Black-Box und ist vollständig gekapselt.
  • Die Services sind äußerst ressourcensparend und können somit auf kleinen Devices installiert werden.

Die Systemarchitektur ist einfach aufgebaut: Programmalgorithmen werden in Funktionsblöcken gekapselt. Events ersetzen die zyklische Programmierung und stoßen die Abarbeitung der Funktionsblöcke an. Dies spart System-Ressourcen. Funktionsblöcke werden zu einem Netzwerk verbunden und mit Service-Providern für die Kommunikation verbunden. Dadurch entstehen portable APPs, die auf beliebiger Hardware installiert werden können. Mehrere Apps können auf einem Device installiert werden. Devices werden zuerst als virtuelle Devices angelegt, und erst im letzten Planungsschritt werden die Apps beim Deployment auf die Hardware vor Ort verteilt. Dies führt zu einer größtmöglichen Portierbarkeit und Offenheit des Systems.

Applikationen auf der Zielhardware

Applikationen werden mit dem kostenlos erhältlichen FourZero-Studio erstellt. Damit die erstellten Applikationen auf der Zielhardware lauffähig sind, muss eine lizenzpflichtige FourZero-Runtime auf der Zielhard-
ware installiert werden. Devices können in FourZero-Studio als virtuelle Prototypen komplett ohne Hardware erstellt werden. Dies reduziert den Aufwand bei Hardware-in-the-Loop-Tests (HIL) deutlich.

FourZero ist kein Ersatz für bestehende hierarchische und zentrale Architekturen. Zentrale Aufgaben behalten ihre zentrale Architektur. Verteilt anfallende Daten und Steuerungsaufgaben werden mittels dezentraler, intelligenter Hardware vor Ort verarbeitet, ohne die zentralen Systeme und deren Kommunikationsstrukturen zu belasten. FourZero bietet auf diese Weise einen zukunftssicheren, jederzeit anpassungsfähigen Ausbau des Systems.

Die Vorteile der großen Flexibilität und Hardwareunabhängigkeit im Zusammenhang mit bestehender Architektur zeigt sich am Beispiel des Retrofittings. FourZero ist ideales Tool für Sensor- und Aktor-Hersteller, um Retrofit-Kits für Maschinen zu schaffen: Für die vorausschauende Wartung werden seitens der Hersteller immer mehr Daten aus der Maschine benötigt. Einzelne, einfache Sensoren können durch komplexe, intelligente Sensorarrays ersetzt werden.

Retrofit von Automatisierungslösungen

Ein Retrofit scheitert bisher häufig an den Strukturen der SPS-Software, deren Speicherabbilder nur für einzelne Sensoren ausgelegt wurden und, falls überhaupt, nur mit immensem Software-Aufwand erweitert werden kann. Mithilfe von FourZero kann ein Sensor-Hersteller mehrere Sensoren logisch miteinander verknüpfen und vorverarbeiten. Die SPS erhält von den kollaborierenden Sensoren einen singulären Wert. Gleichzeitig stellt das Sensornetz die Daten für die vorausschauende Wartung in die Cloud. Des Weiteren kann die Qualität der Sensordaten verbessert werden. Speziell für die Sensorik und Aktorik bietet Automation of Things mit IOLogic eine Erweiterung des Standard-FourZero-Paketes an, mit einer Vielzahl von speziellen Funktionsblöcken und einer anpassbaren Runtime mit kleinem Footprint für Low-performance-Prozessoren mit eng begrenztem Speicher. Dieses Beispiel zeigt, dass ein schrittweiser Einstieg in die Service-orientierte Architektur jederzeit möglich ist. FourZero ist die ideale Programmierplattform um die bestehende Automatisierungslandschaft für Industrie 4.0 fit zu machen.

Spezialist für Programmierumgebungen

Die Automation of Things Europe GmbH unterstützt Unternehmen bei der Einführung und Umsetzung von Embedded-Industrie-4.0-Produkten und -Applikationen. Basierend auf der integrierten Entwicklungs- und Programmierumgebung FourZero entwickelt Automation of Things die IIoT-Anwendung auf den embedded Devices. Entweder als gemeinsames Entwicklungsprojekt oder als komplette Auftragsentwicklung. Die Auswahl geeigneter Applikationen und Geschäftsmodelle unter Berücksichtigung kommerzieller Randbedingungen unterstützt Automation of Things mittels standardisierter Workshops zur Ideenfindung und stringenten Auswahlprozessen zur Erstellung einer Industrie-4.0-Produkt-Roadmap. ge

www.automationofthings.de

Weitere Informationen

zu FourZero

http://hier.pro/4aFzj

Hannover Messe: Halle 6, Stand K21


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