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Vermittler zwischen OT und IT

26. Oktober 2022, 17:48 Uhr | Michael Bock
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An den Zufahrten zu den Parkplätzen und Parkhäusern gibt es keine Schranken mehr. Stattdessen erfasst ein Algorithmus per Künstlicher Intelligenz über eine Kamera die Kennzeichen der einfahrenden Fahrzeuge.
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Robur Automation hat mittels KI und Edge Computing eine Parkplatz-Lösung ohne Schranken realisiert und dabei als einer der Pilotanwender auf eine Edge-Lösung im S7-1500-Design gesetzt. Ein Erfahrungsbericht. 

Robur Automation ist einer der Pilotanwender der lokalen Verarbeitungsplattform Scalance LPE von Siemens. Das Kürzel in Scalance LPE steht für ‚Local Processing Engine‘. Die Komponente ist im Design der Simatic S7-1500 gehalten und sammelt Daten direkt am Prozess, verarbeitet sie vor und stellt sie anderen Systemen zur Verfügung, etwa für die vorausschauende Wartung oder zur Anomalie-Erkennung in Kommunikationsnetzwerken. Das Betriebssystem der Plattform basiert auf Linux.

Daher können Anwender selbst eigene Applikationen entwickeln oder auch Docker-Anwendungen nutzen. »Das Gerät passt in meinen Augen sehr gut zur Idee des Edge Computings – als Netzwerkkomponente agiert Scalance LPE als Vermittler für OT/IT-Anwendungen in der OT, sie ist also genau am Rand der Netzwerke. Für uns ist die LPE-Plattform genau richtig: nicht zu groß, nicht zu klein«, so Andreas Kuhn, Leiter der Prozessautomatisierung bei Robur Automation.

Von der Idee zur Anwendung

Einer der ersten Kunden für die Datenaufbereitung mit Scalance LPE ist die EMB-Energieversorgung Miltenberg-Bürgstadt, für die Robur Automation vor Kurzem eine Lösung für die Parkraumbewirtschaftung implementierte. »Auslöser für das Projekt war, dass wir die wartungsintensive Zufahrtsregelung mit Schranken zu unseren Parkplätzen und Parkhäusern hier in Miltenberg durch ein System ersetzen wollten, das die Parkplatzbelegung und Parkdauer anhand der Kennzeichen der Fahrzeuge erfasst«, erklärt Michael Frank, der bei der EMB im Bereich Elektrotechnik tätig ist.

Dazu arbeitete die EMB mit einem Start-up zusammen, das anhand von Kameradaten über einen Algorithmus mit Künstlicher Intelligenz die Kennzeichen der ein- und ausfahrenden Fahrzeuge identifiziert. Der Fahrer stellt sein Auto ab und kann dann, bevor er die Parkfläche wieder verlässt, die Parkgebühr entweder einfach per App oder wie gewohnt am Kassenautomaten anhand des Kennzeichens seines Fahrzeugs bezahlen. »Diese Lösung funktioniert für sich schon sehr gut, jedoch stellte sich für uns schnell die Frage, wie wir diese Cloud-Anwendung mit unserem Parkleitsystem koppeln können – und zwar möglichst ohne aufwendige Umbauten«, so Frank weiter.

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Die Parkgebühr kann entweder per App oder wie gewohnt am Kassenautomaten bezahlt werden
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Gemeinsam mit den Entwicklern des Start-ups fanden die Software- und Automataisierungsspezialisten von Robur Automation die passende Lösung: Über eine REST-Schnittstelle werden die Daten zur Parkplatzbelegung aus der Cloud-Applikation an die Scalance LPE übergeben, die dann diese Daten an eine Simatic S7-1500 als Parkleitrechner weitergibt. Die Steuerung schaltet dann je nach Situation die Schilder des Parkleitsystems im Parkraum und übergibt die Informationen an das Leitsystem der EMB.

»Am Anfang hatten wir durchaus einige Schwierigkeiten, wie diese OT/IT-Integration implementiert werden kann«, erinnert sich Andreas Kuhn. »Die Entwickler der Kennzeichenerkennung sind komplett in der Hochsprachenwelt unterwegs, auf Automatisierungsebene denkt man eher in Schaltern und Baugruppen. Wichtig war, dass wir die richtigen Teams an einen Tisch bekommen haben – auch eine Art OT/IT-Integration.«

Nachhaltig und kosteneffizient

Für EMB liegt der Charme der Lösung mit den Komponenten von Siemens vor allem in der einfachen Integration in die vorhandene Infrastruktur. „Zuallererst profitieren wir davon, dass wir hier ausschließlich sichere und zertifizierte Komponenten nutzen, sodass wir im Hinblick auf die IT-Sicherheit alle Anforderungen erfüllen. Zudem haben wir dank der Kopplung über die S7-Steuerung mit unserem Leitsystem die Möglichkeit, bei einem Netzwerkausfall die Schilder auch manuell zu schalten. Der neue Parkleitrechner fügt sich einfach und nahtlos in die Umgebung von Simatic WinCC ein und ist damit auch in unser Meldekonzept integrierbar. Und nicht zuletzt können wir auf diese Weise alle vorhandenen Schilder weiter nutzen“, so das Fazit von Michael Frank.

Und auch bei Robur Automation ist mit den Ergebnissen des Projekts sehr zufrieden: „Der Hauptteil der Entwicklungsarbeit steckt in der Software für die Konnektivität in die Cloud-Applikation via REST-Schnittstelle, die wir als C#-Applikation in einem Docker-Container implementiert haben. Die Kommunikation in Richtung Automatisierung und Simatic S7-1500 nutzt OPC UA, was in knapp zwei Tagen umgesetzt war“, so Kuhn.

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In der Leitwarte stellt das SCADA-System Simatic WinCC alle relevanten Daten aus dem Parkleitsystem zur Verfügung.
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Da sowohl Verarbeitungsplattform als auch Steuerung über das TIA-Portal projektiert werden können, konnte Robur Automation in diesem Projekt sein vorhandenes Automatisierungs-Know-how optimal nutzen, wie Kuhn erklärt. „Jede andere Lösung wäre gerade im Hinblick auf die hohen Security-Anforderungen erheblich aufwändiger umzusetzen gewesen. Insgesamt haben wir sicher eine Woche an Engineeringzeit einsparen können, weil wir ein durchgängiges System für SCADA, Parkleitsystem und Netzwerkkomponenten nutzen.“

Zukunftssichere Lösung 

Nach dem erfolgreichen Start denkt Michael Frank bereits über Erweiterungen nach: »Wir können jetzt die entsprechenden Daten zur Parkplatznutzung mit weiteren Informationen aus der Automatisierung verknüpfen und anhand dieser Informationen überlegen, ob wir zum Beispiel die „frei“/„belegt“-Schilder um eine Ampelschaltung für bestimmte Situationen ergänzen sollten. Auch weitere Parkplätze und Beschilderungen sind im Gespräch, die wir dann jeweils mit einer eigenen Scalance LPE anbinden.« Diese neuen Komponenten lassen sich dann dank des durchgängigen Engineerings leicht in das vorhandene System integrieren.

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Michael Bock ist Sales Specialist Industrial Communication bei Siemens.
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Auch Tina Hain, Produktmanagerin bei Robur Automation, sieht für das eigene Unternehmen noch viel Potenzial in Edge-Anwendungen: »Wir können die Plattform Scalance LPE mit unserem eigenen Data Collector als Bundle anbieten und so für unsere Anwender eine einfache, robuste und sichere Lösung für die Datenauswertung und Edge-Anwendungen im prozessnahen Umfeld anbieten. Ein Bereich, der davon profitieren kann, sind isolierte Stationen, wie sie viele Versorger haben, kleine Wasserwerke ohne eigenes Leitsystem – hier ist die Scalance LPE eine gute Möglichkeit, diese Anlagen sicher an ein Leitsystem anzubinden.« 

Für die Anwender liegt der Vorteil darin, dass diese Lösung zuverlässig ist und dabei fest kalkulierte Kosten hat: »Man kauft eine Hardware als sichere Komponente zwischen Internet oder Cloud und SPS, die für den industriellen Dauereinsatz geeignet ist, mit einer entsprechend gesicherten Energieversorgung, um im Zweifelsfall auch Daten puffern zu können. Gleichzeitig können wir für diese Plattform eigene Applikationen in Hochsprache entwickeln, haben mehr Möglichkeiten beim Speicherplatz und bei den Schnittstellen. Das schafft neue Optionen für viele Anwendungen.«


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