Hans-Jürgen Hilscher, Geschäftsführer der Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH in Hattersheim
1. Chip-Set für das IO-Link-Master-Gateway 2. Das Security-Konzepts 3. Edge-Gateway und Edge-Portal 4. Netfield-Technologie-Plattform
Einfache Sensoren werden über IO-Link in einer Punk-zu-Punkt Verbindung an das IO-Link-Master-Device angeschlossen. Dieses setzt die Sensordaten auf das Feldbusprotokoll um, während komplexere Sensoren mitunter direkt über einen Feldbusanschluss verfügen. Letztendlich kann man über die azyklischen Dienste des Feldbusprotokolls oder einer standardisierten OPC-UA-Verbindung auf die Daten der Peripheriegeräte und den daran angeschlossenen Sensoren zugreifen. Dafür muss das Edge-Gateway das Feldbusprotokoll beherrschen und über die Gerätebeschreibungsdatei (IODD) der Sensoren verfügen. Erst mit den darin enthaltenen Metadaten werden aus den Sensordaten verständlichen Informationen. Ist das Edge-Gateway direkt vor der Steuerung im Netzwerk eingebunden, kann es zusätzlich alle zyklischen Echtzeitdaten, die zur Steuerung gehen, mithören und relevante Daten herausfiltern.
Die generierten Prozessinformationen gehen zum ERP- und MES-System oder sind über entsprechende Konnektoren unter Einhaltung der Security-Standards in die Cloud des Anwenders zu übertragen. Darüber hinaus gibt es Daten, die den Status der Geräte und des Netzwerks betreffen. Diese dienen primär der Diagnostik und Wartung des Automatisierungssystems. Sie sollten Geräte und Hersteller übergreifend, Netzwerk spezifisch und abhängig von der gewählten Systemarchitektur aggregiert werden. Dafür stellt die Technologie-Plattform ein passendes Edge-Portal zur Verfügung, was die Konfiguration und Bedienung ungemein erleichtert. Zusätzlich sind Diagnose- und Wartungsfunktionen, z.B. ein sichere Update der Geräte-Software, sowie die Geräte- und Zertifikatsverwaltung zum Aufbau einer sicheren Kommunikation dadurch gegeben. Die Aufteilung in Prozess- und Systemdaten geschieht bereits im Gateway. Dies vergrößert die Vertrauensbasis des Anlagenbetreibers, der vielleicht seine Prozessdaten komplett privat halten möchte.
Chip-Set für das IO-Link-Master-Gateway
Das Chip-Set besteht aus dem Multiprotokoll-Controller NetX 90, dem dazu passenden IO-Link-Transceiver NetIOL und dem NetX 4000 für die Gateway-Funktionen. Dieses aufeinander abgestimmte, hoch integrierte Chip-Set erlaubt den kompakten Aufbau eines IO-Link-Master-Device mit acht Ports kombiniert mit dem Edge-Gateway in einem 60 mm breiten und 200 mm langen IP67-Gehäuse. Der vierkanalige IO-Link-Transceiver ist ein kombiniertes Analog-/Digitaldesign und verfügt über eine eigene CPU; eine Neuheit im IO-Link-Markt. Damit sind die vier IO-Link-Ports, ein zusätzlicher digitaler Ein- und Ausgang und die zugehörigen Status-LEDs nur über vier SPI-Leitungen mit dem NetX 90 verbunden. Gegenüber einem diskreten Aufbau reduziert das wesentlich die Anzahl der Bauelemente, die Komplexität der Leiterkarte und den Design-Aufwand für ein ganzes System mit verschiedenen Hardware-Varianten. Die Sensorversorgung und der digitale Ausgang werden über externe FETs geschaltet und erlauben damit Ströme bis 4 A. Alle Ströme und Spannungen der Aus- und Eingängen sowie die Chip-Temperatur werden gemessen und überwacht.
