SARA CONNECT DER DATENBROKER

Transkript

1 DER DATENBROKER

2 ES könnte alles so leicht sein Eine kleine Geschichte DER DATENBROKER Was ist sara connect? Nach einem langem Arbeitstag komme ich nach Hause. Während ich das Haus betrete, dimmt sich das Licht langsam hoch. Geräte in meinem Haus werden nicht bedient, sondern über das Haus-Netzwerk angesprochen. Fernseher, ich möchte den Film von gestern Abend weitergucken. Klar, kein Problem. Das Licht dimmt sich, der Fernseher geht an. Kühlschrank, habe ich noch ein kaltes Bier? Es sind noch zwei Flaschen Bier im Kühlschrank. Beide haben 6,3 C. Später gebe ich durch, dass ich morgen um 06:10 Uhr aufstehen will. Mein frisch gebrühter Kaffee wird dann bereits auf mich warten. Smart Home - Weit mehr als nur eine Zukunftsvision. Am nächsten Morgen trinke ich meinen Kaffee und fahre zur Arbeit in die voll automatisierte Fabrik. Dank fühle ich mich auch hier wie zuhause. : Vision meets Solution IST EIN DATENBROKER FÜR Sensoren, Aktoren, Maschinen, Smartphones, PC s, IT Systeme und mehr SARA CONnECT IST EINZIGARTIG, WEIL ES SENSOR- UND AKTOR- KOMMUNIKATION IN ECHTZEIT BIETET HAT CONNECTOR API s ZUM EINBINDEN AUCH ÄLTERER SYSTEME UND GERÄTE macht es kinderleicht, fast jedes Gerät einzubinden Wussten Sie, dass KÖNNEN SIE EINFACH ALS INHOUSE SERVER ODER IM RECHENZENTRUM BETREIBEN - die sogenannte Industrie 4.0 in der Realität nur durch das Internet der Dinge aufgebaut werden kann? - das Internet der Dinge auf bewährten Technologien basiert, die Sie jeden Tag vielfach nutzen? - das das Internet der Dinge nicht unbedingt über eine Cloud laufen muss? - das Internet der Dinge versteht? - auch Ihre Anlagen und Maschinen versteht? 2 3

3 Interoperabilität SENSOR - Aktor Kommunikation ermöglichen Schnittstellen API Für neue und alte SYSTEME UND GERÄTE MOBILER ZUGRIFF VISUALISIERUNG CONNECT SERVER ERP CONNECT MES SERVER HTTP WEBSOCKET Native API (NAPI) Die NAPI Schnittstellen von basieren auf etablierten Internetstandards wie REST (Representational State Transfer), HTML5-konformen WebSockets und dem Publish-Subscribe-Message-Protokoll MQTT (Message Queue Telemetry Transport). Diese Standards haben sich in zig-millionen Anwendungen weltweit etabliert. Der Datenaustausch erfolgt auf JSON-Basis (JavaScript Object Notation). HTTP SMS REST CONNECT GATEWAY FELD GERÄT MQTT MQTT RS-232/422/485 MODBUS ETHERNET CAN SENSOREN AKTOREN SENSOREN AKTOREN Der Server erlaubt die Kommunikation und Interoperabilität von verschiedenen Systemen unterschiedlicher Anbieter. SMS MODBUS Connector API (CAPI) Die CAPI Schnittstellen von wurde speziell für ältere Geräte entwickelt, die sich schon seit vielen Jahren im Feld befinden. Geräte, die keine modernen Standards wie REST, MQTT und HTML5 unterstützen, müssen auf andere Weise eingebunden werden. Für diese Geräte wird die CAPI Schnittstelle genutzt. Mit der CAPI Schnittstelle können Geräte z.b. über oder SMS eingebunden werden. Zudem können gerätespezifische Erweiterungen als Plugins erstellt und dadurch als Legacy Devices integriert werden. Hierdurch können viele im Einsatz befindlicher MSR-Baugruppen eingebunden werden. 4 5

4 und industrie 4.0 Ist kompatibel zum internet der Dinge? TRADITIONELLES MODELL INTERNET DER DINGE MODELL ANWENDUNGEN STEUERUNG BACKBONE GERÄTE Was wird sich durch das Internet der Dinge in industriellen Applikationen verändern? Praktisch alles. Mittelfristig wird sogar die legendäre Kommunikations-Pyramide der industriellen Automatisierung verschwinden und durch kooperative, verteilte Netzwerk- und Kontrollstrukturen ersetzt werden. Für welche Anwendungen ist gedacht? ist eine universelle IoT-Plattform (IoT = Internet of Things). Neben der Fabrikund Prozessautomatisierung gibt es eine große Vielzahl möglicher Anwendungsfelder mit Bereich der MSR-Technik. Des Weiteren kann für alles, was mit Smart anfängt, genutzt werden. Zum Beispiel Smart Factory, Smart Grid, Smart City, Smart Home, Smart Building usw. Warum wird Industrie 4.0 als industrielle Revolution bezeichnet und wie ist darauf vorbereitet? Technisch ist Industrie 4.0 bestenfalls eine Evolution. Das Revolutionäre existiert allerdings im Bereich der Geschäftsmodelle. Hier werden die Anwender in Zukunft weniger auf die einzelnen Baugruppen, dafür aber verstärkt auf den (Mehr-) Wert der Daten achten, der durch eine Anwendung geschaffen wird. ist eine offene Plattform, die durch gut dokumentierte Schnittstellen auf die Integration von Mehrwertdienten vorbereitet ist. Darüber hinaus ist SARA CON- NECT ein Datenbroker, der völlig unterschiedliche Datenquellen in einer Plattform zusammenführt. Sind die heutigen Feldgeräte, z. B. Steuerungen, Fernwirkbaugruppen usw. überhaupt schon für das Internet der Dinge vorbereitet und lassen sie sich überhaupt mit dem IoT verbinden? Genau hier liegt eine der größten Herausforderungen, welche die Verbreitung des Internets der Dinge noch ein wenig behindern. Laut Schätzungen der Experten von IMS Research sind 85% aller installierten Systeme auf Grund fehlender Kommunikationsschnittstellen ursprünglich nicht für das Internet der Dinge vorgesehen. Man muss also ein Gateway zwischen einem sogenannten Legacy Feldgerät und einer IoT- bzw. Cloud- Plattform schalten. Um aber trotzdem möglichst viele dieser Legacy Devices direkt also ohne Gateway mit verbinden zu können, bieten die RTDC (Real Time Data Channel) das sogenannte Connector API (CAPI). Dadurch lassen sich spezielle Plugins erstellen und in integrieren, um zum Beispiel ein SMSbzw. -Alarmmodem oder eine Modbus-Steuerung direkt als RTDC-Datenquelle zu nutzen. und Echtzeit-daten Ist für zeitkritische anwendungen geeignet? Die Real Time Data Channels (RTDC) werden als besonders innovativ dargestellt. Warum ist das so und was sind die wichtigsten RTDC-Bausteine? Eine der größten Herausforderungen der Automatisierungstechnik ist doch nach wie vor, dass die meisten Feldgeräte und Visualisierungssystem aus unterschiedlichen Gründen nur dann miteinander Informationen austauschen können, wenn sie alle vom gleichen Hersteller kommen. Das lässt sich durch die RTDC ändern. RTDC kann als Feld- bzw. Prozess-Datenbroker zwischen völlig unterschiedlichen Datenquellen und Datensenken arbeiten. Die wichtigsten Bausteine sind das Datenprojekt, die Datenobjekte innerhalb eines Datenprojekts und die einzelnen Daten-Items eines Datenobjekts. RTDC steht für Real Time Data Channel. Wie echtzeitfähig sind die RTDC? Das hängt in erster Linie davon ab, über welches API ein Client-System mit kommuniziert. Bei einer Verbindung per NAPI und MQTT liegen wir bereits im Millisekundenbereich für einen Datentransfer von der Datenquelle bis zur Datensenke also zwischen Sensor und Aktor. Ist die Datenquelle hingegen per oder SMS mit einem NAPI-Plugin verbunden, können schon etliche Sekunden vergehen, bis eine Visualisierungssoftware einen geänderten Datenwert darstellt oder ein Aktor reagieren kann. Warum sind in den JSON-Daten eines RTDC-Datenobjekts so viele zusätzliche Felder, z. B. desc und property enthalten? Das sind sogenannte Metadaten, also Daten über Daten. Sie beschreiben die eigentlichen Nutzdaten und geben Auskunft über die Einheit eines Datums, z. B. C oder kwh. Durch diese Metadaten lassen sich selbstbeschreibende Datenobjekte entwerfen. Damit greifen die RTDC die Idee hinter dem semantischen Internet der Dinge auf. 6 7

5 Schnittstellen und Geräte WIE WERDEN meine geräte mit Sara connect verbunden? MQTT - Die zukunft ereignisgesteuertes Message-Protokoll Welche Systeme unterstützen überhaupt das Native API? Die direkte Unterstützung des Native API (NAPI) ist nur mit offenen Systemen möglich, die wie Smartphones, PCs und moderne SPSen zumindest über entsprechende Softwareschnittstellen verfügen und moderne Programmiersprachen mit den entsprechenden Funktionsbibliotheken unterstützen. Das ist bei den meisten Feldgeräten im Moment leider nicht der Fall. Aus diesem Grund sind die Experten von IMS Research ja wohl auch zu der Ansicht gekommen, das 85% aller installierten Systeme auf Grund fehlender Kommunikationsschnittstellen überhaupt nicht für das Internet der Dinge geeignet sind. Für eine moderne Steuerung, die sich zum Beispiel in CoDeSys oder C# programmieren lässt, kann man allerdings mit überschaubarem Aufwand einen RTDC- Treiber entwickeln. Gibt es Beispiele für den Zugriff auf das Native API? Ja, die gibt es. Es existiert bereits Python-Quellcode für die populäre DIY-Plattform Raspberry Pi. Die meisten REST-Beispiele, die man im Internet findet, lassen sich mit wenigen Handgriffen auf das NAPI anpassen. Weitere Beispiele auch in anderen Programmiersprachen werden von uns in der nächsten Zeit entwickelt und veröffentlicht. Um sich mit verbinden zu können, muss ein Feldgerät also mindestens eine SMS versenden können oder eine internetfähige Schnittstelle besitzen, die bestimmte Protokolle unterstützt. Was mache ich mit einer Systembaugruppe, die lediglich ein RS-232-, RS oder USB-Interface bietet? In diesem Fall muss ein geeigneter Koppelrechner also ein Gateway zwischen die Systembaugruppe und die -Plattform geschaltet werden, um die Felddaten mit einem RTDC-Datenprojekt zu verbinden. Durch einen solchen Gateway-Rechner kann zum Beispiel auch eine RS-485-basierte Modbus-Baugruppe per Internet mit einem RTDC-Datenprojekt gekoppelt und in ein IoT-Projekt einbezogen werden. Was ist das Besondere an MQTT und warum ergibt sich durch den MQTT-Einsatz ein besseres Echtzeitverhalten? Im Internet der Menschen ist HTTP (HyperText Transfer Protocol) das am häufigsten benutzte Protokoll. Damit surfen wir alle im Internet. HTTP basiert auf einem Request/ Response-Prinzip. Wenn ein Webbrowser den aktuellen Zustand eines auf einem Server gespeicherten Datenelements darstellen will, muss er einen Request an den Server senden. Dieser antwortet dann mit einer Response, in der das angeforderte Datenelement enthalten ist. Verändert sich der Wert eines Datenelements zwischen zwei Browseranfragen mehrfach, bekommt der Browser das noch nicht einmal mit. MQTT ist ein ereignisorientiertes Message-Protokoll, das auf einem Publish/Subscribe- Verfahren basiert. Hier kann der Browser ein bestimmtes Datenelement abonnieren (Subscribe). Bei jeder Änderung schickt der Server dann von sich aus per Server-Push den neuen Wert an den Browser. Das geht schneller, als die permanente Abfrage per Request/Response und es geht auch nichts verloren. Brauchen wir HTTP in der -Plattform überhaupt noch? Ja, auf jeden Fall. HTTP ist und bleibt bis auf weiteres das am häufigsten benutzte Protokoll im Internet. HTTP wurde aber ursprünglich für den Zugriff auf statische Webseiten entwickelt. Insofern reicht HTTP alleine nicht aus, um ein mehr oder weniger echtzeitfähiges Internet der Dinge zu schaffen und das Datenaufkommen in den Kommunikationsverbindungen in einem Bereich zu halten, den diese bewältigen können. Dafür wird neben HTTP mindestens noch ein ereignisgesteuertes Message-Protokoll wie MQTT benötigt. Werden in Zukunft alle MQTT für das Internet der Dinge benutzen? MQTT hat sehr gute Chancen, dauerhaft zu einem der wichtigsten Protokolle für das Internet der Dinge zu werden. Es gibt aber auch noch andere Kandidaten. Besonders in den USA wird über die geeigneten Protokolle sehr intensiv diskutiert. Genau genommen kann man im Moment so etwas wie einen Wettstreit verschiedener Messaging-Protokolle um den Spitzenplatz in der IoT-Welt ausmachen. Derzeit findet man AMQP, CoAP, DDS und MQTT auf vorderen Plätzen. 8 9

6 Bustius quidit alisto volupid min naturi WELOTEC UNSERE PRODUKTBEREICHE INDUSTRIE 4.0 I T INTERNET OF THINGS INDUSTRIELLE FUNKFERNSTEUERUNGEN INDUSTRIELLE AUTOMATION INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION M2M MACHINE-TO-MACHINE 10 11

7 Unser gesamtes Programm finden Sie im Internet unter Besuchen Sie auch unser Solution Center. Hier finden Sie Anwendungen und ausgewählte Produkt Highlights sowie Informationen rund um Welotec. Welotec GmbH Zum Hagenbach 7 D Laer Fon: +49 (0)2554/ Fax: +49 (0)2554/ info@welotec.com V 1.0 November 2014