Industrie 4.0 fordert Systemwechsel im Feldbetrieb

Klas­sis­che Work­sta­tions und Serv­er-Ein­heit­en weichen zunehmend vir­tu­al­isierten Lösun­gen, die deut­lich leichter skalier­bare Rechen- und Spe­icherka­paz­itäten mit gerin­gerem Kosten- und Wartungsaufwand bere­it­stellen. Auf virtuellen Maschi­nen laufende Prozessleit­sys­teme und Cloud-App­lika­tio­nen ermöglichen den flex­i­blen Fernzu­griff auf ver­schieden­ste Sys­teme – von der Prozes­sautoma­tisierung über Con­di­tion-Mon­i­tor­ing- und Wartung­spro­gramme bis hin zum Waren­wirtschaftssys­tem. Seit­ens der Bedi­en­tech­nik stoßen kon­ven­tionelle KVM-Sys­teme hier an ihre Gren­zen. Sie wer­den deshalb durch mod­erne Thin Clients ersetzt.

Das steigende Infor­ma­tion­saufkom­men lässt sich mit rein Hard­ware-gebun­de­nen Steuerungs- und Datenüber­tra­gungsar­chitek­turen immer schw­er­er bewälti­gen. Als flex­i­blere, fast beliebig und schnell skalier­bare Lösun­gen haben sich daher virtuelle Maschi­nen oder Cloud-Sys­teme etabliert. Um vom Feld bis zur Leit­stelle jed­erzeit sicheren Zugang zu Prozess­werten, Anla­gen­zustän­den, Pro­duk­tions- und Wartungsabläufen zu gewährleis­ten, müssen auch die Feldbe­di­engeräte hard- und soft­ware­seit­ig auf die mod­er­nen Anforderun­gen der Prozess- und Anla­gen­s­teuerung abges­timmt sein. Zum Fernzu­griff auf Prozessleit­sys­teme lösen daher Thin Clients mit Indus­trie 4.0‑optimierter Soft­ware die überkomme­nen Stan­dard-Rech­n­er und KVM-Sys­teme ab.

Klassische Varianten mit Verbindungsproblemen

Gegenüber Indus­trie-PCs im Feld sind Bedi­en­sta­tio­nen mit Remote-Anbindung im Ex- wie Non-Ex-Bere­ich die deut­lich kom­pak­tere, energieef­fizien­tere und wartungsärmere Lösung. Dabei ist die klas­sis­che Vari­ante der fes­ten Verbindung eines explo­sion­s­geschützten HMI-Sys­tems mit ein­er Work­sta­tion im sicheren Bere­ich in der Prozessin­dus­trie noch häu­fig anzutr­e­f­fen. Sie beste­ht aus einem Remote-Ter­mi­nal, das per Kupfer- oder LWL-Kabel mit ein­er KVM-Box ver­bun­den ist. Die KVM-Box ist wiederum an die Keyboard‑, Video- und Mauss­chnittstellen ein­er PC-Work­sta­tion angeschlossen, um die Bild­schir­m­dat­en zum Remote-Ter­mi­nal und die mit­tels Key­board und Maus getätigten Eingaben an den Rech­n­er zu über­mit­teln. Mit optis­chen Kabeln kön­nen auf diese Weise lange Über­tra­gungswege bis zwei Kilo­me­ter über­brückt wer­den. Aktuelle USB-Stan­dard wie USB 3.0 oder 3.1 sind in solchen Konzepten schw­er zu beherrschen, da die angeschlosse­nen USB-Geräte wie Tas­tatur, Maus oder Touch durch Störun­gen im Indus­trieum­feld aus­fall­en und einen Neustart des Host erforder­lichen machen kön­nen. Zudem man­gelt es den Sys­te­men an Flex­i­bil­ität, um sich naht­los in über­ge­ord­nete Net­zw­erkebe­nen ein­binden zu lassen.

Klas­sis­che KVM-Sys­teme kön­nen nicht direkt an virtuelle Work­sta­tions angeschlossen wer­den. Ihnen fehlen die physis­chen Schnittstellen für Key­board, Video und Maus, die durch einen weit­eren PC oder Thin Client bere­it­gestellt wer­den müssen. Eine solche Hard­ware-Kon­stel­la­tion ist zwar möglich, aber deut­lich teur­er sowohl in der Anschaf­fung als auch in Inbe­trieb­nahme und Wartung. Um die Bedi­en- und Beobach­tungssys­teme im Feld eng an die Prozessleit­tech­nik und über­ge­ord­neten Net­zw­erkebe­nen anzuschließen, braucht es daher Bedi­en­sta­tio­nen, die an ver­schieden­ste Serv­er-Architek­turen inklu­sive virtueller Maschi­nen und Cloud Automa­tion anschlussfähig sind.

Zukunftssichere Industrie 4.0 Lösung

Thin Clients bieten eine zukun­ftssichere Lösung für die Bedi­enung in der Prozessin­dus­trie von der Leit­warte bis ins Feld, müssen aber opti­mal auf die Erfordernisse mod­ern­er Indus­trienet­zw­erke zugeschnit­ten und mit allen ein­schlägi­gen Leit­sys­te­men führen­der Her­steller kom­pat­i­bel sein. Die wichtig­ste Anforderung ist die IT-Sicher­heit. Thin Clients soll­ten deshalb geschlossene manip­u­la­tion­ssichere Sys­teme sein, die sich zum Beispiel nur pass­wort­geschützt para­me­tri­eren lassen. Integrität und Ver­füg­barkeit sind wichtige Eigen­schaften der Firmware dieser Sys­teme. Sicher­heits­fea­tures wie der Uni­fied Write Fil­ter und Horm (Hiber­nate Once/Resume Many) erhöhen die Sys­tem­sta­bil­ität und bieten eine höhere Aus­fall­sicher­heit in indus­triellen Umge­bun­gen. Redun­dante Eth­er­net-Schnittstellen mit automa­tis­ch­er Wiederverbindung und Umschal­tung auf redun­dante Serv­er gewährleis­ten den aus­fall­sicheren Betrieb. Auch App­lika­tio­nen von Drit­tan­bi­etern – wie Brows­er, Ein­bindung von Kam­er­abildern oder Cit­rix – soll­ten nur in soge­nan­nten Kiosk-Modus sich­er abgerufen wer­den kön­nen. Trotz dieser oben genan­nten Fea­tures müssen die Sys­teme ein­fach und ergonomisch kon­fig­urier­bar sein.

Die Thin Clients von R. Stahl sind speziell für die Prozessin­dus­trie mit den oben genan­nten Vor­gaben entwick­elt wor­den und kön­nen uni­versell einge­set­zt wer­den. Sie sind sowohl in Aus­führun­gen für den Stan­dard-Indus­trieein­satz als auch in explo­sion­s­geschützten, nach Atex und IECEx zer­ti­fizierten Geräte­vari­anten erhältlich. Außer­dem ste­hen rein­raum­taugliche Vari­anten im Hygien­ic Design zur Ver­fü­gung. Die mit dem Betrieb­ssys­tem Win­dows 10 Enter­prise LTSB auf­set­zende Remote HMI Firmware V5 „indus­tri­al grade“ aus­ges­tat­teten Firmware ermöglicht eine Rechtev­er­wal­tung mit abgestuften Zugriff­s­recht­en auf zen­tral- oder cloud-gespe­icherte Pro­gramme und Anwen­dun­gen. Die klar struk­turi­erte, nutzer­fre­undliche Bedienober­fläche mit virtuellem Key­board und Touch-fre­undlich­er Bedi­enung bietet vari­able Anzeigeop­tio­nen zur Mul­ti-Ses­sion- und Dual-Screen-Darstel­lung. Die Remote HMI Firmware V5 unter­stützt die Prozessvi­su­al­isierung und Anla­genbe­di­enung per Fernzu­griff auf PC-Work­sta­tions, virtuelle Server­struk­turen und Cloud-Rechen­zen­tren. Hierzu beherrscht die Firmware sämtliche gängi­gen Remote-Pro­tokolle – darunter die neueste RDP-Ver­sion 10.2 sowie VNC 5.3 – und sorgt so für einen flex­i­blen Zugriff von jed­er HMI-Sta­tion auf virtuelle oder reale Work­sta­tions in einem Net­zw­erk. Mit­tels KVM-over-IP-Tech­nolo­gie lassen sich auch ältere PCs oder notwendi­ge KVM-Verbindun­gen in die Net­zw­erkar­chitek­tur ein­binden. Neben der Win­dows-basierten Betrieb­ssoft­ware sind auch Lin­ux-kom­pat­i­ble Aus­führun­gen mit Thin-Man­ag­er über PXE Boot oder IGEL OS lieferbar.

Fazit

Herkömm­liche KVM-Sys­teme sind der immer dichteren Ver­net­zung von Automa­tion, Elek­tron­ik sowie Infor­ma­tions- und Kom­mu­nika­tion­stech­nik nicht mehr gewach­sen. Für einen flex­i­blen und gesicherten Zugriff auf Prozessleit­sys­teme und App­lika­tio­nen über Serv­er, virtuelle Maschi­nen oder Cloud-Dien­ste haben sich daher Thin Clients als zeit­gemäße Lösung durchge­set­zt. Die Exi­com-Rei­he 500 von R. Stahl bietet schlanke, zukun­ftssichere Sys­teme zur Feldbe­di­enung im Ex- und Non-Ex-Bere­ich, die mit ver­schieden­sten Leit­sys­te­men und Net­zw­erk-Architek­turen zusam­men­spie­len sowie opti­male Ver­füg­barkeit und Sys­tem­integrität gewährleisten.