Modulare Hardware-Plattform für die Automatisierung arbeitet mit Linux

| Autor / Redakteur: Michael Brosig * / Hendrik Härter

Modulare Hardware-Plattform: Unter dem Namen Jupiter bietet Jumo eine flexible Plattform mit einem 800-MHz-Prozessor und einem maximalen Arbeitsspeicher von 32 GByte.
Modulare Hardware-Plattform: Unter dem Namen Jupiter bietet Jumo eine flexible Plattform mit einem 800-MHz-Prozessor und einem maximalen Arbeitsspeicher von 32 GByte. (Bild: Jumo)

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Die Automatisierungsbrache steht vor großen Veränderungen. Damit Entwickler bei künftigen Gerätegenerationen mithalten können, bietet sich eine auf Linux-basierte modulare Hardware-Plattform mit vielen Schnittstellen an.

Die Branche der Automatisierung steht vor Veränderungen – primär angetrieben von der Digitalisierung. Im Detail sind das kürzere Entwicklungszeiten, völlig neue Geschäftsmodelle und die steigenden Anforderungen der Kunden. Entwickler benötigen eine Hard- und Softwareplattform, die nicht nur flexibel und einfach zu bedienen ist, sondern im besten Fall modular und damit flexibel aufgebaut ist. Bereits im Jahr 2011 hat Jumo mit seinem mTron-T-System ein Automatisierungssystem entwickelt, bei der Entwickler für ihre Prozesse nicht unbedingt auf eine große, umfangreiche SPS-Umgebung angewiesen sind.

Daraus weiterentwickelt haben die Ingenieure von Jumo die Hard- und Software-Plattform Jupiter. Neben einer schnellen Bedienbarkeit war es ihnen wichtig, die Idee eines sogenannten modularen Querbaukastens einfließen zu lassen. Dahinter verbirgt sich ein Konzept, das aus dem Automobilbau bekannt ist. Damit lassen sich eine Vielzahl verschiedener Modelle auf einer zentralen Plattform entwickeln.

Mit diesem Plattform-Gedanken schafft Jumo die Grundlage für künftige Gerätegenerationen zum Regeln, Registrieren, Automatisieren und Überwachen. Dabei reicht die Bandbreite von Bildschirmschreibern über Prozesse- und Programmregler bis hin zu Sicherheitsbegrenzern. Der Gedanke ist, mit dem modularen Konzept neue technische Entwicklungen durchgängig in vorhandene Geräte zu integrieren; das alles mit einem überschaubaren Entwicklungsaufwand. Positiver Nebeneffekt: Die Entwicklungszyklen der Entwickler werden kürzer.

Plattform aus modularer Hardware und offener Software

Eine Plattform aus Hard- und Software muss sehr variabel in ihrem Einsatz sein und zudem skalierbar. Schon bei der Hardware zeigt sich, was Flexibilität bedeutet: Der Prozessor mit einem Takt von 800 MHz muss je nach Anwendung als Single-, Dual- oder Quad-Core eingesetzt werden können. Dazu ist das CPU-Modul steckbar. Leistungsstärkere oder leistungsschwächere Prozessoren können damit je nach Anforderung des Kunden verwendet werden. Der entsprechende Arbeitsspeicher kann zwischen acht und 32 GByte groß sein. Auch bei der Konnektivität zeigt sich der modulare Gedanke. Bis zu elf externe und fünf integrierte Schnittstellen sind auf der Plattform. Zu den gängigen Standards gehören Ethernet, CAN, USB, HDMI, I²C oder SATA.

Auf Seiten der Software setzt der Hersteller auf Linux. Das bringt für den Anwender einige Vorteile: Da bei einem UNIX-System konsequent Benutzer- und Administrator-Konten getrennt sind und dank der geringen Verbreitung gilt das System als sicher und wesentlich weniger anfällig gegen Schadprogramme als beispielsweise bei einer Windows-Umgebung. Hinzu kommen die für den Anwender großen Freiheitsgrade, welche eine Open-Sourch-Umgebung mitbringt. Das eigentliche Linux besteht nur aus einem Systemkern (Kernel) und wenigen Basisprogrammen. Somit können Entwickler das System komplett frei gestalten. Die Software ermöglicht weiterhin eine sehr gute Skalierbarkeit der Performance, Speicher und Schnittstellen.

Modularisierte Software-Architektur

Der Hersteller hat bei der Jupiter-Plattform beispielsweise die komplette Software-Architektur modularisiert angelegt, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf die Themen Kryptographie und Internet-Security liegt. So ist beispielsweise eine Benutzerverwaltung per LDAP möglich. Auch die Anforderung einer stabilen Bedienung mit Mobilgeräten wie Smartphones oder Tablets im industriellen Umfeld hat der Hersteller berücksichtigt.

Komplett überarbeitet ist das Setup-Programm. In dieses wurde ein kundenspezifischer Konfigurations- und Prozess-Dateneditor integriert. Dieser ermöglicht es dem Endanwender, die Benutzeroberfläche mit Hilfe eines Web-Portals weitgehend nach seinen Anforderungen zu gestalten. Das betrifft beispielsweise verschiedene Sprachvarianten und reicht bis zu kompletten Bedienstruktur. Neben WLAN und Bluetooth lassen sich auch Cloud-Lösungen problemlos realisieren, da die Anforderungen des MQTT und OPC UA berücksichtigt wurden.

Die zentrale Einheit variTRON 500. Hier kommt erstmals die Jupiter-Plattform zum Einsatz.
Die zentrale Einheit variTRON 500. Hier kommt erstmals die Jupiter-Plattform zum Einsatz. (Bild: Jumo)

Bei der Benutzerfreundlichkeit setzt Jumo unter anderem darauf, dass Jupiter mit allen modernen Displays kommunizieren kann. Es können einprägsame Bedienkonzepte, animierte Bildübergänge oder sogar eine Multigestensteuerung realisiert werden. Die Jupiter-Plattform kommt erstmals im Modell variTRON 500 von Jumo zum Einsatz. Das ist die Zentraleinheit des Nachfolgemodells des Automatisierungssystem mTRON T. In das System können mehrere Bedienstationen via CODESYS-Remote-Target- oder Web-Visualisierung sowie bis zu 64 intelligente Anschaltmodule integriert werden.

Feldbusse integrieren

Für die individuelle kundenspezifische Bedienung per CODESYS-Remote-Target- oder Web-Visu(alisierung) gibt es Visualisierungsbibliotheken. Außerdem lassen sich alle wichtigen Feldbussysteme per CODESYS wie Modbus RTU oder TCP Master und Slave, PROFINET-IO-Controller, EtherCAT-Master sowie OPC-UA-Server integrieren. Über eine PROFINET-IO-Device-Schnittstelle soll es zukünftig möglich sein, übergeordnete Steuerungssysteme alternativ via Modbus TCP anzubinden. In der Folgezeit werden dann weitere Geräte des Herstellers mit der Jupiter-Plattform ausgestattet. Das sind die Bildschirmschreiber der bewährten LOGOSCREEN-Serie, die AQUIS touch Mehrkanalmessgeräte für die Flüssigkeitsanalyse oder der Prozess- und Programmregler DICON touch. Auch die Konnektivität im Zusammenspiel mit Fremdsteuerungen oder zu bestehenden Produkten, wie digitale Sensoren, wird verbessert.

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* Michael Brosig arbeitet als Pressesprecher bei Jumo in Fulda.

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