Extreme Temperaturen oder starke Temperaturschwankungen, Staub, Vibrationen und elektromagnetische Felder verlangen IPCs und Industrieservern so einiges ab. Ein Industrie-4.0-IPC verbindet die klassischen Anforderungen der industriellen Automation mit denen der vertikalen und horizontalen Integration der Kommunikationsprozesse innerhalb der gesamten Wertschöpfungskette. Dabei geht es nicht nur um Kommunikation und Security. Auch die durchgängige Vernetzung vom Feld bis in die IT-Ebene über Ethernet oder drahtlose Datendienste ist essenziell: Das Hardwarespektrum soll schließlich skalierbar sein für den Einsatz vom intelligenten Datengateway bis hin zu industriellen Serveranwendungen der Leitebene.

Und auch das Drumherum spielt eine Rolle: Vor allem kleine und mittelständische Betriebe haben nicht die personellen Ressourcen, um die zunehmend komplexen Infrastrukturen selbst zur Verfügung zu stellen. Hier helfen Konzepte, die alles aus einer Hand liefern. Dazu gehören nicht nur Kommunikationssysteme und Transportschichten, sondern auch Kopplungen an höher gelegene Softwareebenen. Angeboten wird auch die Möglichkeit zur zentralen Datenablage in virtuellen Serverparks oder Private Clouds. Stetig wachsende Anlagen erfordern, dass alle im Produktionsumfeld eingesetzten Technologien in der Engineeringsoftware des Automatisierungssystems projektierbar sind, um den Aufwand für Netzwerkinte-gration sowie Anwendungs- und Gerätediagnose zu reduzieren – zum Beispiel bei der Inbetriebnahme und im Servicefall. Und natürlich spielen hier Kosteneffizienz und Umweltaspekte eine große Rolle.

Unterschiedlichste Anforderungen

Beckhoff Automation setzt seit 25 Jahren auf PC-basierte Lösungen für die industrielle Automation und nutzt dabei eigenentwickelte Motherboards. Grundlage dafür ist der Einsatz von Windows-Standardbetriebssystemen, die durch die Beckhoff-eigene Automatisierungssoftware Twincat echtzeitfähig gemacht werden. Die Twincat-Runtime bietet für alle Anwendungen – von reinen Steuerungsaufgaben über Motion Control bis hin zu komplexen Messtechnik- und Simulationsapplikationen – eine Plattform.

Siemens bietet PCs an, die mit der hauseigenen Simatic Software ausgestattet sind. Hier sind Profinet-Schnittstellen onboard, sodass keine separate Karte gesteckt werden muss. In Verbindung mit der Scada-Software WinCC oder dem Prozessleitsystem PCS 7 kann das standardisierte Datenaustauschverfahren OPC UA genutzt werden. Im Rahmen des Siemens-Industrial-Security-Konzepts Defense in Depth werden die Siemens-IPCs zusammen mit Hilfe entsprechender Simatic-Software und verschiedener Antivirus- und White-Listing-Software – zum Beispiel von Intel – getestet.

Die grundlegenden Sicherheitsfunktionen werden durch Windows Embedded Standard als Betriebssystem und einen integrierten Trusted-Platform-Module-Chipsatz gewährleistet. Simatic Industrie-PCs werden mit dem Engineering Framework TIA Portal projektiert. Eine schnelle Auswahl des verwendeten Gerätes im Hardwarekatalog, eine übersichtliche Netzwerkprojektierung, eine einfache IP-Adressvergabe sowie umfangreiche Geräte- und Systemdiagnose sorgen so für Transparenz bei der Netzwerkadministration im Produktionsbereich.

Die Firma Janztec aus Paderborn hat die Erfahrung gemacht, dass im  Internet-of-Things-Umfeld (IoT) eher Systeme im unteren Leistungsumfeld gefragt sind – zum Beispiel Systeme mit ARM- oder Intel-Atom-Prozessoren. Deshalb bietet sie mit ihren emPC- und emView-Produktfamilien spezielle Embedded-Systeme an.

Systeme dieser Art werden meist als Gateway-Systeme in Maschinen eingebaut. Diese sind auf der einen Seite mit der Steuerung verbunden und regeln die Datenkommunikation mit einer höher gelegenen Software-Ebene, wie zum Beispiel einem ERP-System. Welche Daten hier ausgelesen und transportiert werden, kann von Unternehmen zu Unternehmen, teilweise sogar von Maschine zu Maschine, unterschiedlich sein.