Session: 7 Autokonfiguration von Multiprotokoll-I/O Modulen nach einem Gerätetausch (TURCK Electronics) 11. Oktober 2017 Lemgo.

Transkript

1 Session: 7 Autokonfiguration von Multiprotokoll-I/O Modulen nach einem Gerätetausch (TURCK Electronics) 11. Oktober 2017 Lemgo

2 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

3 Einführung TURCK Electronics GmbH Kompetenzzentrum der TURCK-Gruppe für Feldbus- und RFID-Systeme Mitarbeiter in Detmold: 38 Produkte der TURCK Gruppe Sensor-, Feldbus-, und Interfacetechnik sowie RFID Effiziente Produktlösungen für die Fabrik- und Prozessautomation. it s OWL Clustermanagement GmbH

4 Fraunhofer IOSB-INA Überblick Institutsteil für industrielle Automation des Fraunhofer IOSB MitarbeiterInnen (Stand Sept. 2017): 64 Partner im Centrum Industrial IT (CIIT) Betrieb der SmartFactoryOWL, gemeinsam mit Hochschule OWL IKT Lösungen für die Fabrik der Zukunft Geschäftsbereiche: Industrielles Internet (IoT) Intelligente Automation Assistenzsysteme Cybersicherheit in der Produktion Lemgo it s OWL Clustermanagement GmbH

5 Einführung Technologie-Transfer Autokonfiguration von Multiprotokoll-I/O-Modulen nach einem Gerätetausch Intelligente Sensorsysteme Automatisierte Sicherung und Wiederherstellung durch intelligente Vernetzung von I/O-Modulen der Firma TURCK Electronics GmbH it s OWL Clustermanagement GmbH

6 Einführung Ein Austausch fehlerhafter Feldgeräte ist zeitaufwändig Ausgangssituation Ein Feldgerät fällt im industriellen Umfeld aus. Ein Mitarbeiter muss das fehlerhaftes Gerät identifizieren und Konfiguration des Gerätes ermitteln fehlerhaftes Gerät durch Ersatzgerät austauschen Ersatzgerät mit Konfiguration einrichten Nachteil Hohe Kosten durch lange Stillstandszeiten der Anlage während des Austausches hohen Zeitaufwand des Mitarbeiters Insbesondere problematisch wenn Sicherung nicht vorhanden oder Mitarbeiter in dieser Stresssituation einen Fehler macht Ausfall außerhalb der regulären Arbeitszeiten (z.b. in der Nacht) Standardproblem ohne Standardlösung it s OWL Clustermanagement GmbH

7 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

8 Zielsetzung Automatisierter Gerätetausch 1. Gerät A sichert seine Konfiguration auf Nachbargerät B und vice versa 4. Gerät B übermittelt die Konfiguration von Gerät A an Gerät C 2. Auf Gerät A tritt ein Defekt ein 3. Gerät A wird durch ein neues Gerät C (Werkszustand) ausgetauscht 2 5. Gerät C übernimmt transparent ursprüngliche Aufgabe von Gerät A it s OWL Clustermanagement GmbH

9 Zielsetzung Autokonfiguration von Multiprotokoll-I/O-Modulen nach einem Gerätetausch AutoGet Automatisierte gegenseitige Sicherung Sicherung Keine zusätzlichen Ressourcen Kein manuelles Eingreifen / Fehlerquellen Kein Vergessen der Sicherung Vereinfachter Austausch Mechanischer Austausch genügt Automatisierte Einrichtung 1:1 Übernahme der Funktionalität Flexible Netzwerkbasis Beliebige Ethernet-Topologie Kommunikation via Broadcasts/Multicasts P2P-Kommunikation der Feldgeräte Stets auf dem neuesten Stand Checks auf Aktualität der Konfiguration Autom. Aktualisierung der Konfiguration Verbindungstests mit gesicherten Partnern it s OWL Clustermanagement GmbH

10 Vorgehensweise Turck 1 Turck 3 Turck 3 Sichern der Kofigurationen Turck 1... Evaluation der Autokonfigurationsmechanismen Entwicklung von - Autokonfigurationsmechanismen - Ressourcenoptimierter Sicherung Analyse von Netzwerktechnologien it s OWL Clustermanagement GmbH

11 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

12 Ergebnisse Netzwerktechnologien & Ressourcenoptimierte Sicherung Netzwerktechnologien Ressourcenoptimierte Sicherung Verwendung von Ethernet Layer 2 und UDP/IP Kommunikation Zwei Sicherungsbereiche ausreichend Verwendung von Broadcasts zur Netzwerkexploration Wiederherstellung limitiert auf ein Gerät zur gleichen Zeit P2P-Kommunikation Speichermenge kann angepasst werden Hash-basierte Signaturprüfung Vermeidung von Duplikaten it s OWL Clustermanagement GmbH

13 Ergebnisse Autokonfigurationsmechanismen Gegenseitige Sicherung der Feldgeräte-Konfiguration Turck 1 Turck 3 Jedes Feldgerät fragt im Netzwerk die verfügbaren Sicherungen der eigenen Konfiguration an Turck 3 Sichern der Kofigurationen Meldet kein Feldgerät eine vorhandene Sicherung, so wird eine Speicheranfrage im Netzwerk gestellt Turck 1 Eine Sicherung wird auf dem Feldgerät eingerichtet, das den meisten freien Speicher signalisiert... Auf diese Art wird jedes Feldgerät durch ein anderes Feldgerät gesichert it s OWL Clustermanagement GmbH

14 Ergebnisse Autokonfigurationsmechanismen Überprüfung der Sicherung und deren Aktualität Turck 1 Turck 3 Jedes Feldgerät überprüft zyklisch das Vorhandensein einer Sicherung im Netz Turck 3 Anfrage von Sicherungen im Netz Existieren mehr als eine Sicherung, werden Löschanfragen ausgesandt zur Elimination von Duplikaten Turck 1... it s OWL Clustermanagement GmbH

15 Zielsetzung Ausfall eines Feldgerätes Mit einem Ausfall ist die Turck 1 Turck 3 Funktionalität des Feldgerätes nicht mehr verfügbar Turck 3 Gerätausfall Sicherung des Turck 1 Feldgerätes nicht mehr vorhanden Turck 1... it s OWL Clustermanagement GmbH

16 Ergebnisse Autokonfigurationsmechanismen Erkennung von ausgefallenen Feldgeräten Turck 1 Turck 3 Turck 3 Alive-Check Jedes Gerät überprüft regelmäßig die gesicherten Partnergeräte Überprüfung erfolgt mittels PING-Anfragen und entsprechenden Antworten? Erfolgt eine Rückmeldung nicht innerhalb eines Timeout-Zeitfensters, gilt das Partnergerät als ausgefallen it s OWL Clustermanagement GmbH

17 Ergebnisse Autokonfigurationsmechanismen Ersatz durch neues Feldgerät im Werkszustand Turck 1 Turck 3 Turck 3 Turck 1 Ein Feldgerät im Werkszustand wird ersatzweise ins Netzwerk geschaltet Das neue Feldgerät fragt im Netzwerk nach von ausgefallenen Geräten Feldgerät Turck 1 wird erneut gesichtert Turck? Austauschgerät sendet Broadcast it s OWL Clustermanagement GmbH

18 Ergebnisse Autokonfigurationsmechanismen Automatisierte Wiederherstellung der Konfiguration Turck 1 Turck 3 Das Feldgerät Turck 3 meldet dem neuen Gerät, dass sein Partnergerät ausgefallen ist Turck 3 Turck 1 Das neue Feldgerät fragt daraufhin die Konfiguration für an Nach der Wiederherstellung verhält sich das neue Feldgerät wie Rücksichern der Konfiguration Der Vorgang ist innerhalb einer Minute abgeschlossen it s OWL Clustermanagement GmbH

19 Ergebnisse Autokonfigurationsmechanismen Bekanntgabe der Wiederherstellung Turck 1 Turck 3 Nach Abschluss der Wiederherstellung informiert das neue Gerät alle angeschlossenen Feldgeräte Turck 3 Broadcast Wiederherstellung erfolgreich Turck 1 it s OWL Clustermanagement GmbH

20 Ergebnisse Hauptszenarien 1. Austausch mit Gerät im Werkszustand (ohne Programm) 2. Austausch mit Gerät mit abweichender Konfiguration aus einem anderen Netzwerk 3. Austausch mit Gerät mit gleicher Konfiguration älterer Version 4. Austausch mit Gerät mit gleicher Konfiguration neuerer Version 5. Hinzufügen eines neuen Gerätes ohne Austauschfall Grundlage Mind. zwei Geräte bilden ein Sicherungsnetzwerk Drei Geräte werden für Szenario 2 benötigt Entnahme eines IO-Moduls in Szenarien 1-4 it s OWL Clustermanagement GmbH

21 Ergebnisse Demonstrator Konfiguration entspricht einem ARGEE Kundenprogramm Browserbasierte Konfiguration des I/O-Moduls Aufbau bestehend aus 2 Netzwerken à 3 I/O- Modulen Verbindung erfolgt über Ethernet in Linientopologie Farbige Leuchtdioden dienen der Darstellung des laufenden Programms der zugehörigen I/O- Geräte Über eine Unterbrechung der Spannungsversorgung erfolgt der simulierte Ausfall eines I/O-Gerätes it s OWL Clustermanagement GmbH

22 Ergebnisse Evaluation Alle Szenarien konnten erfolgreich umgesetzt werden Eine gegenseitige Sicherung von drei I/O-Geräten konnte in < 1 Minute nach Einschalten erreicht werden Ersatzgeräte (Werkszustand / anderem Netzwerk) werden im Austauschfall erkannt und korrekt konfiguriert Ältere Versionen werden erkannt und aktualisiert Die Autokonfiguration des Ersatzgerätes erfolgt nach einem Timeout des Ausfallgerätes (z.b. 15 s) innerhalb < 1 Minute it s OWL Clustermanagement GmbH

23 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Ergebnisse Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

24 Know How Resümee und Ausblick Resümee AutoGet Mechanismus wurde erfolgreich implementiert Die autom. Sicherung und Wiederherstellung defekter Feldgerätkonfigurationen konnte mit einem Demonstrator verifiziert werden Funktionalität kann auf alle Feldgeräte mit TURCK spezifischem OS ausgeweitet werden > Basisfunktionalität Die Austauschzeit eines defekten Feldgerätes auf ca. eine Minute reduziert werden Austausch auch durch ungeschultes Personal möglich Ausblick Weiterführende Tests im Falle eines produktiven Rollout Debug-Schnittstelle zur Identifikation von Fehlern im P2P-Verkehr Standardisierung des Verfahrens über Herstellergrenzen möglich it s OWL Clustermanagement GmbH

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!