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Mittelstand meets Open Source

Kurze Darstellung warum Open Source auch für kleinere Unternehmen sehr interessant ist und wie sich mit dem Projekt PLC4X Herstellerübergreifend mit SPSen kommunizieren lassen.

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pragmatic
industries
GmbH
Mittelstand meets Open Source
Datensilos in der Industrie aufbrechen mit PLC4X
Wer sind wir?
PRAGMATIC
INDUSTRIES
GMBH
Dr. Julian Feinauer
Mathematiker
- Gegründet 2016
- Gründer und Geschäftsführer
- Sitz in Kirchheim unter Teck
- Standort in Magdeburg
- Maschinendatenanalyse
- Digitalisierung
- Industrie 4.0
- Aktuell 18 Mitarbeiter
- Gegründet 2015
- Top-Level Projekt seit 2019
- Mitglied des Projekt
Management Comitee (PMC)
- Künstliche Intelligenz
Wer nutzt Open Source denn?
Wer macht Open Source?
Richard Stalman (Founder of GNU Project)
Wer macht Open Source?
Und was sagt der deutsche Mittelstand dazu?
“Was nix koschd, isch nix“
(Ich kann mir nicht vorstellen, das es eine kostenlose
Lösung gibt, die mit kommerziellen Lösungen mithalten
kann)
Open Source im Detail
Open Governance – Offene
Entscheidungsfindung
Open Policy – Offene Richtlinien
Open Source – Offener Code
Open Source heißt nicht kostenlos!
Aber das kennt ihr doch schon!
Und sogar...
Was würde Hermann Hesse sagen?
„Man hat nur Angst,
wenn man mit sich selber nicht einig ist.“
Hermann Hesse
Pflichtfolie Digitalisierung und Industrie 4.0
Pflichtfolie Digitalisierung und Industrie 4.0
Methoden der Datenanalyse
Methoden der Datenanalyse
80%
20%
Konnektivität als Schlüssel!
Konnektivität
• Die meisten großen Hersteller von Industrieller Hardware verwenden eigene,
proprietäre Protokolle zur Kommunikation
• Üblicherweise sind die Protokolle inkompatibel zueinander
• Es gibt Standards, wie z.B. Modbus, EtherNet/IP oder OPC
• Steuerungen (SPS) unterstützen normalerweise mehrere Protokolle, aber
der volle Funktionsumfang ist nur über proprietäre Protokolle verfügbar
èEs gibt keinen universellen Weg um mit Industrie Hardware zu
kommunizieren, insbesondere nicht Open Source!
èOPC UA wird aktuell als (neuer) Standard etabliert
Konnektivität als Schlüssel!
Industrie 4.0 mit Open Source
• Es existieren viele Lösungen um mit Industriesteuerungen (SPS) und
Feldbusgeräten zu kommunizieren, wie z.B. MES, SCADA Systeme oder käufliche
Treiber
• Oftmals sehr eingeschränkter Einsatzbereich, spezifische Systemanforderungen,
keine oder wenige Schnittstellen
• Zumeist feste und unflexible Preis- oder Lizenzmodelle
• Mit Apache PLC4X existiert seit 2 Jahren eine Open-Source Alternative
• Lösungen die PLC4X als Baustein verwenden können flexibler gestaltet werden
è Da das Projekt PLC4X unter der Apache 2.0 Lizenz lizenziert ist, kann es kostenlos
und unbedenklich in jeglichen kommerziellen Anwendungen eingesetzt werden
PLC4X, endlich
„PLC4X ist eine Sammlung von Bibliotheken zur Kommunikation mit industriellen
Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) unter Verwendung einer Vielzahl an
Protokollen mit einer einheitlichen Programmierschnittstelle (API).“
Übersicht
„Same, same but different“
Ein kurzes Beispiel zur Erläuterung
vs
Beispiel
Siemens S7
Siemens HMI
Allen-Bradley
Modbus Device
?Applikation
Siemens S7
Siemens HMI
Allen-Bradley
Modbus Device
Applikation
Beispiel
Server
OPC UA
OPC UA
OPCUAClient
Server
x
x
x
x
OPC UA die neue Hoffnung
ABER...
• Aktuelle OPC UA Server bringen große Last auf (kleine) Steuerungen
• Maschinenbauer müssen noch lernen welche Daten integriert werden können / sollen
• Verbreitung steigt rapide für Neumaschinen, aber die meisten Maschinen unterstützen das
Protokoll nicht
• Protokoll ist sehr mächtig, daher nicht für das lesen vieler Daten geeignet, da es über seine
Struktur zusätzlichen Aufwand bei der Übertragung generiert
è Keine „Silver Bullet“
Beispiel
PLC4XAPI
S7
AB-ETH
Modbus/TCP
...
S7
AB-ETH
Modbus
Siemens S7
Siemens HMI
Allen-Bradley
Modbus Device
Applikation
Protokolle
• Siemens S7 (Step7)
• Beckhoff ADS
• Modbus (TCP/Serial)
• EtherNet/IP
• OPC-UA
• Allen-Bradley AB-ETH
• Allen-Bradley DF1
• BacNet
• Emerson DeltaV
• KnxNet/IP
• Siemens S7 (S7Comm+)
• ProfiNet
Protokolle
Steuerungstyp-spezifisch
Vorteile von
•Einheitliches Programminterface (API)
•Treibertausch/-ergänzung zur Programmlaufzeit
•Flexible Hardwareeinbindung (bspw. bei Zukaufkomponenten)
Flexibilität
•Der Einsatz der Bibliothek ist kostenlos
•Im Fall einer spezifisch entwickelten Applikation nur initiale Entwicklungskosten an und keine (laufenden)
Lizenzkosten
Kosten
•Sind Treiber für spezielle Steuerungstypen nicht vorhanden können diese jederzeit über die öffentliche
Programmierschnittstelle von jedem Nutzer erstellt werdenErweiterbarkeit
•PLC4X bietet "Sicherheit bei Design“ nach den Best-Practices der Software-Entwicklung
•Durch spezielle „passive mode“ Treiber kann eine Beeinflussung des Produktionsprozesses physikalisch
ausgeschlossen werden
Sicherheit
•PLC4X bietet offene Schnittstellen und lässt sich somit leicht in eine bestehende IT Landschaft integrieren
•Es existieren bereits eine Vielzahl vorhandener Integrationsmodule die von der Community gepflegt
werden (Big-Data, Streaming, Datenbanken, uvm.)
Integration
pragmatic
industries
GmbH
Use Cases
Datendiode
è 100% sicherer passiver Netzwerkaufbau!
Daten können nach außen, aber niemals nach innen in das sichere
Netzwerk.
Anwendungen
Shopfloor
intelligence
Business
Intelligence
Big Data / AI
Machine Data
Analytics
Digital
operator- and
maintenance
protocols
Durch die gute Integration in die IT
und Big Data Welt bildet PLC4X die
Grundlage der
Maschinendatenanalyse bei
pragmatic industries.
Zur Verarbeitung und Archivierung
der Daten kommen weitere
Open Source Projekte zum
Einsatz.
Digital Cockpit
è Mit dem Digital Cockpit von pragmatic industries lassen sich einfach
und schnell Daten aus Steuerungen auslesen, aufbereiten und
visualisieren. Die Kommunikation basiert komplett auf Apache PLC4X.

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  • 4. Wer macht Open Source? Richard Stalman (Founder of GNU Project)
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  • 6. Und was sagt der deutsche Mittelstand dazu? “Was nix koschd, isch nix“ (Ich kann mir nicht vorstellen, das es eine kostenlose Lösung gibt, die mit kommerziellen Lösungen mithalten kann)
  • 7. Open Source im Detail Open Governance – Offene Entscheidungsfindung Open Policy – Offene Richtlinien Open Source – Offener Code Open Source heißt nicht kostenlos!
  • 8. Aber das kennt ihr doch schon!
  • 10. Was würde Hermann Hesse sagen? „Man hat nur Angst, wenn man mit sich selber nicht einig ist.“ Hermann Hesse
  • 15. Konnektivität als Schlüssel! Konnektivität • Die meisten großen Hersteller von Industrieller Hardware verwenden eigene, proprietäre Protokolle zur Kommunikation • Üblicherweise sind die Protokolle inkompatibel zueinander • Es gibt Standards, wie z.B. Modbus, EtherNet/IP oder OPC • Steuerungen (SPS) unterstützen normalerweise mehrere Protokolle, aber der volle Funktionsumfang ist nur über proprietäre Protokolle verfügbar èEs gibt keinen universellen Weg um mit Industrie Hardware zu kommunizieren, insbesondere nicht Open Source! èOPC UA wird aktuell als (neuer) Standard etabliert
  • 16. Konnektivität als Schlüssel! Industrie 4.0 mit Open Source • Es existieren viele Lösungen um mit Industriesteuerungen (SPS) und Feldbusgeräten zu kommunizieren, wie z.B. MES, SCADA Systeme oder käufliche Treiber • Oftmals sehr eingeschränkter Einsatzbereich, spezifische Systemanforderungen, keine oder wenige Schnittstellen • Zumeist feste und unflexible Preis- oder Lizenzmodelle • Mit Apache PLC4X existiert seit 2 Jahren eine Open-Source Alternative • Lösungen die PLC4X als Baustein verwenden können flexibler gestaltet werden è Da das Projekt PLC4X unter der Apache 2.0 Lizenz lizenziert ist, kann es kostenlos und unbedenklich in jeglichen kommerziellen Anwendungen eingesetzt werden
  • 17. PLC4X, endlich „PLC4X ist eine Sammlung von Bibliotheken zur Kommunikation mit industriellen Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) unter Verwendung einer Vielzahl an Protokollen mit einer einheitlichen Programmierschnittstelle (API).“
  • 19. „Same, same but different“ Ein kurzes Beispiel zur Erläuterung vs
  • 21. Siemens S7 Siemens HMI Allen-Bradley Modbus Device Applikation Beispiel Server OPC UA OPC UA OPCUAClient Server x x x x
  • 22. OPC UA die neue Hoffnung ABER... • Aktuelle OPC UA Server bringen große Last auf (kleine) Steuerungen • Maschinenbauer müssen noch lernen welche Daten integriert werden können / sollen • Verbreitung steigt rapide für Neumaschinen, aber die meisten Maschinen unterstützen das Protokoll nicht • Protokoll ist sehr mächtig, daher nicht für das lesen vieler Daten geeignet, da es über seine Struktur zusätzlichen Aufwand bei der Übertragung generiert è Keine „Silver Bullet“
  • 24. Protokolle • Siemens S7 (Step7) • Beckhoff ADS • Modbus (TCP/Serial) • EtherNet/IP • OPC-UA • Allen-Bradley AB-ETH • Allen-Bradley DF1 • BacNet • Emerson DeltaV • KnxNet/IP • Siemens S7 (S7Comm+) • ProfiNet
  • 26. Vorteile von •Einheitliches Programminterface (API) •Treibertausch/-ergänzung zur Programmlaufzeit •Flexible Hardwareeinbindung (bspw. bei Zukaufkomponenten) Flexibilität •Der Einsatz der Bibliothek ist kostenlos •Im Fall einer spezifisch entwickelten Applikation nur initiale Entwicklungskosten an und keine (laufenden) Lizenzkosten Kosten •Sind Treiber für spezielle Steuerungstypen nicht vorhanden können diese jederzeit über die öffentliche Programmierschnittstelle von jedem Nutzer erstellt werdenErweiterbarkeit •PLC4X bietet "Sicherheit bei Design“ nach den Best-Practices der Software-Entwicklung •Durch spezielle „passive mode“ Treiber kann eine Beeinflussung des Produktionsprozesses physikalisch ausgeschlossen werden Sicherheit •PLC4X bietet offene Schnittstellen und lässt sich somit leicht in eine bestehende IT Landschaft integrieren •Es existieren bereits eine Vielzahl vorhandener Integrationsmodule die von der Community gepflegt werden (Big-Data, Streaming, Datenbanken, uvm.) Integration
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