Retrofit für komplexere Anlagen – Teil 2

Mit dem in Teil 1 beschriebenen Wissen im Hintergrund hat Efco ein automatisiertes Apothekensystem nach einem Ausfall inspiziert. Auslöser für den Stillstand war zunächst ein defektes Standard-19V-Laptop-Netzteil, das – mangels dafür vorgesehener Montagemöglichkeit – auf dem Boden lag. Dass sich schaltungstechnisch unmittelbar vor dieser latent ausfallgefährdeten Komponente eine professionelle, batteriegestützte USV mit 600W befand, um kurzzeitige Netzstörungen zuverlässig vom Industrie-PC fernzuhalten, empfanden die Experten als etwas skurril. In der Realität der Anlage existieren also zwei unabhängige Spannungsebenen: Einerseits eine redundant ausgelegte 24V-Versorgung für die SPS und ihre Komponenten sowie andererseits eine 230V-Schiene für die Versorgung des Industrierechners. Um solche Doppelstrukturen zu vermeiden, haben alle Industrie-PCs von Efco einen Weitbereichs-DC-Eingang und akzeptieren beliebige Versorgungsspannungen zwischen 9 und 36V. Das heißt im Klartext: Nach der Umrüstung wird der Industriecomputer direkt aus dem 24V-Netz der Automatisierungstechnik versorgt. Das zusätzliche 19V-Netzteil als Fehlerquelle entfällt ebenso wie die 230V-USV und die gesamte Verkabelung.

Verzicht auf externe Adapter

Efco liefert seinen Kunden für die jeweilige Applikation maßgeschneiderte Industrie-PCs. Entsprechend wurde im konkreten Fall ein Eagle-Eyes AIMD7 eingesetzt, der von Haus aus mit mehreren RS-485-Schnittstellen ausgestattet ist und so den externen Adapter überflüssig macht. Zudem verfügt der IPC über Erweiterungssteckplätze, um etwa ein CAN-Modul innerhalb des IPC-Gehäuses unterzubringen und damit vor Umwelteinflüssen zu schützen.

IPC-Abgänge an der Frontseite

In der Automation gängig ist die Montage von Komponenten im Schaltschrank auf der Hutschiene (C-Schiene). So sind die Baugruppen gegen mechanische und andere Umwelteinflüsse gut geschützt – was für die vielen Einbauplätze von PCs in der Automation so nicht gilt. Allerdings passen auch viele Industrie-PCs nicht in einen Schaltschrank, weil die Anschlusskabel auf mehreren Seiten abgehen, um kompakte Gehäuse-Bauformen zu ermöglichen. Ganz anders hingegen beim Eagle-Eyes AIMD7: Dieser IPC wurde für die Montage auf der Hutschiene ausgelegt. Alle Anschlüsse gehen nach vorne ab. Der Formfaktor passt für den Einbau in praktisch jeden Schaltschrank. Da Schaltschränke in der Industrie in aller Regel nicht bis zur Halskrause bestückt werden, findet sich dort meist genug Platz, den nur 72mm breiten, 150mm tiefen und 192mm hohen Rechner unterzubringen.

Wer verteilt die Ethernet-Signale?

Was man in Bestandsanlagen immer wieder sehen kann, ist die Tatsache, wie wenig Verständnis der eminenten Bedeutung einer stabilen und sicheren Kommunikation zwischen den PC-Komponenten entgegengebracht wird. Da werden direkt neben teuren Komponenten der Automatisierungstechnik und hochgerüsteten Rechnern mit USV einfache Office-Switches verbaut, die über billige Steckernetzteile mit Strom versorgt werden. Solche Komponenten haben eine erheblich höhere Ausfallwahrscheinlichkeit – und führen damit unmittelbar zum Stillstand, da die Anlage nicht mehr bedienbar ist. Kleine Switches für den industriellen Einsatz sind in der Regel nicht teuer – und werden zudem direkt aus dem 24V-Netz der Automatisierungstechnik versorgt. Die Geräte der Eagle-Net-Serie etwa lassen sich standardmäßig auf der Hutschiene montieren und nehmen mit ihren kompakten Abmessungen von 29mm (Breite) x 87mm (Tiefe) x 153mm (Höhe) nur sehr wenig Platz ein. Auch hier gehen alle Anschlüsse nach oben ab.

Zusammenfassung

Beim Umsetzen des Retrofits sollten die Vorteile der IPCs bedacht und geschickt genutzt werden. Zusammenfassend deshalb noch einmal die Vorteile des Retrofits in der Gesamtschau:

• + Der Eagle-Eyes AIMD7 ist für die Montage auf der Hutschiene ausgelegt. Alle Anschlüsse sind auf einer Seite herausgeführt und ermöglichen damit eine platzsparende Montage im Schaltschrank.
• + Als echter Industrie-PC hat der AIMD7 standardmäßig zwei serielle Schnittstellen, die wahlweise als RS-232, RS-422 oder RS-485 konfiguriert werden können.
• + Die Anbindung an CANopen erfolgt über eine interne Mini-PCIe-Karte; von außen ist nur die Bus-Schnittstelle zu sehen
• + Der Efco Eagle-Eyes AIMD7 wird direkt aus dem 24V-Netz der Automation versorgt.
• + Ein kleiner Industrie-Switch wird ebenfalls auf der Hutschiene montiert und aus dem 24V-Netz versorgt.
• + Nur das 24V-Netz benötigt eine USV, und gewährleistet damit auch den Weiterbetrieb des IPCs sowie ein geordnetes Herunterfahren der gesamten Anlage für eine geplante Wartung.

Wie zahllose Anlagen weltweit läuft auch das in diesem Artikel beschriebene System unter dem Betriebssystem Windows 7. Microsoft hat die Unterstützung für dieses Betriebssystem – und damit die Belieferung mit Sicherheitsupdates – am 14. Januar 2020 eingestellt, also vor bald dreieinhalb Jahren. Marktanalysten schätzen den aktuellen Anteil von Windows 7 an allen Windows-Betriebssystemen trotzdem noch auf knapp 4% weltweit. Für viele IPCs in Bestandsanlagen ist der Umstieg auf andere Versionen des Betriebssystems aus Gründen der Kompatibilität keine Option. Eine Möglichkeit, solche Systeme dennoch gegen Angriffe von außen zu schützen und weiterhin Sicherheitsupdates zu bekommen, ist einen Rechner zwischen Anlage und Internet zu schalten, der als Gateway funktioniert und z.B. unter Windows 11 läuft. Beispielsweise hat Efco seinen Windows-11-Enabler für die Industrie genannten U3-D80-Compact IPC genau für diese Applikation entwickelt.