Da immer mehr Unternehmen IIoT-Anwendungen entwickeln, besteht ein zunehmender Bedarf an IIoT-Gateways. Aufgrund dieses Trends sind mittlerweile im Markt viele Arten dieser Gateways für den Einsatz in der industriellen Automatisierung verfügbar. Die Auswahl des am besten geeigneten Gerätes als Teil einer Gesamtlösung ist laut Moxa wichtig. Nur so stellt der Anwender sicher, dass seine IIoT-Anwendung effizient und rentabel ist. Die Geräte sind die Brücke zwischen OT- und IT-Welt. Das Schöne an ihnen ist, dass sie mehrere wichtige Elemente zusammenfassen und die Daten so filtern, dass nur die Nutzdaten extrahiert, verarbeitet und übertragen werden. Das reduziert den Übertragungsaufwand und damit die Kosten, wie das Unternehmen weiter herausstellt. Ihr Einsatz könne die Installation der entsprechenden IIoT-Anwendung beim Anwender beschleunigen und die Produktivität im Betrieb verbessern. Daher werden sie für diese immer wichtiger.

Drei Grundanforderungen

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Um die Effizienz von IIoT-Anwendungen zu maximieren, sollten IIoT-Gateways laut dem Automatisierungsspezialisten drei Grundanforderungen erfüllen. Erstens muss das Gerät die Datenerfassung durchführen können. Ein Gateway, welches mit Schnittstellen und Protokollen der OT-Welt kompatibel ist, muss dann eingesetzt werden, wenn die Datenerfassung von Feldstandorten schnell erfolgen soll. Die Daten, die in Echtzeit übertragen werden müssen, sollen dabei ohne Latenz gesendet werden. Zweitens werden durch das Filtern der extrahierten Daten und das Identifizieren der Nutzdaten Zeit und Kosten für die Datenübertragung reduziert und die Genauigkeit der Datenanalyse erhöht. Denn nur die relevanten Daten werden bereitgestellt.

Drittens müssen IIoT-Gateways in der Lage sein, Daten automatisch oder mit minimalem Aufwand von den Betreibern in IT-Systeme und Cloud-Plattformen zu übertragen. Wenn eine der drei genannten Anforderungen fehlt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass Unternehmen nicht alle möglichen Vorteile des Einsatzes einer IIoT-Anwendung nutzen können, betont Moxa.

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Doch welche Funktionen sollten die Gateways grundsätzlich für die Datenerfassung bieten? Geräte, die zum Beispiel häufig verwendete OT-Protokolle wie Modbus und Ethernet/IP unterstützen, können den Aufwand für das Sammeln von Daten von verschiedenen Feldgeräten, die unterschiedliche Protokolle verwenden, erheblich reduzieren.

Die Benutzer müssen die Kommunikation zwischen verschiedenen OT-Protokollen ermöglichen. Daneben müssen sie auch sicherstellen, dass das IIoT-Gateway mit den Protokollen kompatibel ist, die in IT-Anwendungen verwendet werden, damit die Datenerfassung so schnell wie möglich erfolgen kann.

Darüber hinaus ist eine bedienfreundliche Nutzeroberfläche, die das Sammeln und Übertragen von Daten von OT- zu IT-Geräten vereinfacht, eine der besten Methoden, um eine schnelle Datenerfassung für OT- und IT-Anwendungen zu ermöglichen.

Die lokale Intelligenz

Außerdem kann eine lokale Intelligenz der Geräte sinnvoll sein. Anstelle von Gateways, die direkt Daten von Edge-Geräten sammeln und die Rohdaten an einen Cloud-Server übertragen, bietet die lokale Intelligenz in der ersten Datenverarbeitungsphase laut Moxa zwei wesentliche Vorteile: Anwender können schneller auf Ereignisse reagieren, die am Remote-Standort auftreten und sie können die Latenzzeiten zwischen Edge-Geräten und Cloud-Server minimieren.

Durch das Filtern der von Edge-Geräten gesammelten Rohdaten ist es für OT-Ingenieure einfacher, schnell auf die ihnen zur Verfügung gestellten Daten zu reagieren, was den Betrieb vor Ort optimiert. Um dies zu erreichen, müssen IIoT-Gateways über leistungsstarke Programmierfunktionen verfügen, um eine reibungslose Datenverarbeitung am Netzwerkrand (Edge) zu gewährleisten.

Das Gerät sollte flexible Anwendungsprogrammierungslösungen wie C- und Python-APIs enthalten, um Daten mit lokaler Intelligenz verarbeiten zu können. Zudem ist es sinnvoll, dass das Gateway die Datenübertragung von Edge zu IIoT-Anwendungen vereinfacht. Ein intelligentes Gateway sollte OT-, IT-, Edge-Geräte und Cloud-Server überbrücken können. Um eine große Datenmenge von mehreren Feldstandorten in IT-Systeme zu übertragen, ist es laut Moxa unter anderem empfehlenswert, eine Mobilfunkverbindung einzusetzen, die den 4G-LTE-Standard verwendet.

Und worauf gilt es, bei der Auswahl der Gateways zu achten? Da bei IIoT-Projekten häufig Hunderte von Gateways an mehreren Feldstandorten in einem großen Gebiet bereitgestellt werden, hat zum Beispiel die Auswahl eines Gateways, welches das Installieren von Massengeräten vereinfacht, viele Vorteile.

Die Gateways sind die Middleware zwischen Edge-Geräten und Cloud-Servern. Sie müssen daher Funktionen wie IP-Einstellungen, Datenerfassungseinstellungen und Verbindungseinstellungen für Cloud-Server unterstützen.

OT-Ingenieure müssen Hunderte oder sogar Tausende von Gateway-Einstellungen abschließen. Ein einfach zu verwendendes Gerät, welches die Massenkonfiguration ermöglicht, macht die Installation erheblich schneller als die manuelle Eingabe der Daten und reduziert das Risiko menschlicher Fehler.

Da die Gateways in den meisten modernen IIoT-Anwendungen eine wesentliche Rolle spielen, rät der Automatisierungsspezialist dazu, ein Gerät zu wählen, das die Daten vom Edge bis in die Cloud schützen kann. Als Erstes müsse sichergestellt werden, dass das Gerät selbst ausreichend geschützt ist.

Geschützte Systeme

Geräte, die den TPM-Standard (Trusted Platform Module) unterstützen, entsprechen dem Standard EAL4 +, der eine akzeptable Systemsicherheit für IIoT-Anwendungen bietet. Die Daten müssen während der Übertragung sicher sein. Moxa empfiehlt, ein VPN (Virtual Private Network) zu verwenden, wenn das Gateway Daten über das Internet überträgt.

Zudem sei bei der Entwicklung von Anwendungen, die die Restful-API auf IIoT-Gateways verwenden, ein Zugriffskontrollmechanismus erforderlich, um sicherzustellen, dass Daten geschützt sind. Es sei empfehlenswert, ein Authentifizierungssystem wie das API-Token-Management zu verwenden. Dieses stellt sicher, dass nur autorisierte Benutzer oder externe Systeme die API des Gateways verwenden können. Damit die Geräte für den Einsatz in industriellen Netzwerken geeignet sind, müssen sie zudem in jeder Phase des Projektlebenszyklus über einen zuverlässigen Datenschutz verfügen.

Zugriff aus der Ferne

Bei Wartungsaufgaben kann es zudem von Vorteil sein, wenn sich die Geräte aus der Ferne verwalten lassen. Ein Gateway, das Remote-Management unterstützt, ist eine effektive Methode, die laufende Wartung zu vereinfachen.

Um die Verwaltung mehrerer Gateways, die sich an verschiedenen Standorten befinden, zu vereinfachen, kann ein maßgeschneiderter Managementserver den Zeit- und Arbeitsaufwand reduzieren, den die Bediener für das Erledigen ihrer Aufgaben benötigen. Eine der Eigenschaften eines Managementservers besteht beispielsweise darin, den Standort von Gateways angeben zu können.

Durch die Möglichkeit, den genauen Standort eines Gerätes auf einer Karte anzuzeigen, können Betreiber feststellen, bei welchem Gateway ein Problem auftritt, wenn Hunderte von Gateways an verschiedenen Standorten auf der ganzen Welt eingesetzt werden. Nachdem das richtige Gerät gefunden wurde, ist es nützlich, wenn sich Aktionen dezentral, also remote ausführen lassen. Wenn ein Managementserver Remote-Aktionen ausführen kann, zum Beispiel Firmware-Upgrades für mehrere IIoT-Gateways, lässt sich so eine große Anzahl von Vor-Ort-Störungen beheben.

embedded world: Halle 2, Stand 351