Realisierung eines komplett virtualisierten Client/Server-Systems. Erfahrungsbericht anhand einer Pharma-Chemiewirkstoffanlage

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1 Pharma Forum 2016 Virtualisierung einer WinCC Leitebene Realisierung eines komplett virtualisierten Client/Server-Systems. Erfahrungsbericht anhand einer Pharma-Chemiewirkstoffanlage 1

2 Wer ist Penta-Electric? Standorte Mitarbeiter 154 Tätigkeit Penta-Electric AG in Münchenstein (CH) Penta-Electric GmbH in Grenzach-Wyhlen (D) MSR/ET Konzept-/Basicengineering, MSR/ET Detailengineering, Installationen, Inbetriebnahmen, Service Planung Software Montage Engineering für Instrumentierung, MSR, Elektro, Elektroplanung Gebäudetechnik und Haustechnik Softwareengineering für SPS, PLS und MES Qualifizierung nach cgmp-richtlinien Elektro- und Instrumentierungsinstallationen Schaltschrankbau, Inbetriebnahmen (40 Pers.) (33 Pers.) (50 Pers.) Seite M.ÜCKER Penta-Electric/ Software 2

3 Pharma Forum 2016 Virtualisierung einer WinCC Leitebene 1. Virtualisierung 2. Realisierung 3. Fazit 3

4 Virtualisierung Bisherige Rechnersysteme: Anwendung(en) Betriebssystem Hardware Vorteile: Bekannter Aufbau Nachteile: Starke Kopplung von Betriebssystem und Hardware 4

5 Virtualisierung Ziel der Virtualisierung: Anwendung(en) Betriebssystem Entkopplung von Betriebssystem / Applikationssoftware Hardware und Hardware 5

6 Virtualisierung Anwendung(en) Betriebssystem Virtualisierungsebene Hardware Einführung der Virtualisierungsebene Durch diese wird der Zugriff des Betriebssystems auf die Hardware verwaltet. Über die Virtualisierungsebene werden die Ressourcen für das Betriebssystem bereitgestellt. 6

7 Virtualisierung Anwendung(en) Betriebssystem Anwendung(en) Betriebssystem Virtualisierungsebene Hardware Anwendung(en) Betriebssystem 7

8 Realisierung - Ausgangslage Steuerung: SPS: S ET200 Bedienung 9 Panel PC (Ex) Windows XP WinCC Flexible 2008 SP3 8

9 Realisierung - Vorgehensweise Besprechung mit dem Kunden, IT und QA: Technische Varianten (Automation / IT) Kosten, Verantwortlichkeiten Qualifizierungsstrategie, Risikobetrachtung 9

10 Realisierung - Qualifizierung 10

11 Realisierung - Systemübersicht 2 Server: Dell M Core CPU 56 logical Core 128 Gbyte Ram Storage: Dell VRTX 3 Tbyte Platten 2 Red. Controller Redundante Festplatten Redundante Steuerung mit redconnect Ex Thin Clients in der Anlage 11

12 Realisierung - Software Virtualisierungs-Software VMware vsphere Windows Betriebssystem: Windows 2012 Server (WinCC Server) Windows 7 (WinCC Clients) SIMATIC Software und Betriebssystem WinCC 7.3 SE Redundanz (1 Lizenz) + Server (2 Lizenzen) SIMATIC NET SOFTNET-IE S7 REDCONNECT VM V12+SP2 (2 Lizenzen) WinCC 7.3 SE Runtime 8192 Powertags (2 Lizenzen) WinCC V7.3 Runtime Client (8 Lizenzen) PM-Quality Server Professional (2 Lizenzen) + Clients, (8 Lizenzen +1 PM-Quality) PM-Agent (2 Lizenzen) 12

13 Realisierung - Hardware 1. Empfohlene Mindestvoraussetzung benötigte virtuelle Hardware der WinCC Stationen Pro WinCC Server 4 vcores 8 GB vram Pro WinCC Client 2 vcores 4 GB vram 2 x WinCC Server + 9 x WinCC Clients = 26 vcores und 52 GB vram 2. Für den VMware-Server werden mindestens zwei reale CPU Kerne benötigt. 3. Trennung der Netzwerke Terminal- und Anlagenbus ist mit separaten, realen Netzwerkkarten zu realisieren. 4. Für einen sicheren Betrieb muss Arbeitsspeicher von 2 GB für den VMware Server reserviert werden. (Für Kommunikation / Netzwerk- und Servermanagement) 13

14 Realisierung - Netzwerkstruktur Verschiedene Netzwerke erforderlich o Redundanz WinCC o AS/Netzwerk o OS Netzwerk o Festplattenanbindung, Storage o Service Netzwerk mit VPN Viele Netzwerkschnittstellen können nur durch VLan verwaltet werden. Netzwerke müssen qualifiziert sein 14

15 Realisierung - Restriktionen WinCC Zur Sicherstellung eines stabilen Betriebes von WinCC sind folgende Hinweise zu beachten: 1. Kein vmotion (Migration virtueller Maschinen im laufenden Betrieb) 2. HA High Availability (Überwachung Gastbetriebssystemausfälle / Reduzierung der Ausfallzeit durch autom. Neustart bei Betriebssystemausfall) Ausreichend Ressourcen des ESXi Hosts einkalkulieren! 3. Kein Fault Tolerance (unterbrechungsfreie Verfügbarkeit der VM, im Fall eines Server Fehlers) 4. Kein Pausieren der VM 5. Kein Thin Mode der virtuellen Festplatten Einstellung Thick Mode 4. vsphere Distributed Resource Scheduler (DRS) und vsphere Storage vmotion Empfehlung, höchstens den teilautomatisierten Betrieb der VM zuzulassen. 15

16 Realisierung - Integration Einbindung in die Infrastruktur des Kunden Server System, gehostet durch IT des Kunden Anbindung an Domäne über Intranet der Firma Anbindung an Active Directory mit Simatic LogOn Separates Automationsnetzwerk für SPS-Systeme OS Netzwerk für Bedien-Clients 16

17 Fazit Höhere Performance und Verfügbarkeit der Systeme Kosten-Nutzenverhältnis mit virtuellen System sehr gut Einfachere Installation durch Vorlagen Einfachere Sicherungsmechanismen Unabhängigkeit von der Hardwareplattform Einfachere im IT Umfeld integrierte Wartung Einfache Bildung von Testszenarien durch Kopien Auch im GMP Umfeld einfache Upgrade der HW möglich! Hinweis: Zur Umsetzung sind IT-Kenntnisse notwendig!! Hinweis: Nicht alle Mechanismen aus der IT können/dürfen in der Automatisierung verwendet werden! (Freigaben von Siemens sind genau zu beachten!) 17

18 Der Partner für Ihre Projekte Grosse Erfahrungen in Pharma / Biotech Flexibel einsetzbar für Klein und Grossprojekte Alles aus einer Hand : Planung Montage Software Kundenorientierte Lösungen von der Automation bis zur IT 18