Was ist das industrielle Internet der Dinge?

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) bezieht sich auf miteinander verbundene Sensoren, Steuerungen und andere Geräte. Mit einem starken Fokus auf Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation, Big Data und maschinellem Lernen. Das IIoT ermöglicht Branchen und Unternehmen eine höhere Effizienz und Zuverlässigkeit ihrer Abläufe. Das IIoT umfasst industrielle Anwendungen, darunter Robotik, medizinische Geräte und softwaredefinierte Produktionsprozesse.

Was ist der Unterschied zwischen IIoT und IoT?

Das Internet der Dinge ist B2C (Business-to-Consumer) und das industrielle Internet der Dinge ist B2B (Business-to-Business). Der Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung einer Reihe industrieller Prozesse, während es beim IoT vor allem um die Steigerung des Verbraucherkomforts geht. Indem wir uns genau ansehen, wie jeder sein Ziel erreicht, können wir mehr Einzelheiten über die Unterschiede erfahren.

Fähigkeit

Sowohl IIoT als auch IoT nutzen vernetzte Geräte, intelligente Sensoren und drahtlose Geräte und sind mit dem Internet, Software und Cloud-Computing-Servern verbunden, aber die Anwendung weist große Unterschiede auf. Bei IoT handelt es sich im Allgemeinen um einfache, alltägliche häusliche Aufgaben. Beispielsweise sendet eine Überwachungskamera ein Video an die Überwachungsplattform, wenn sie ein unbekanntes Gesicht erkennt. IIoT führt hochtechnische Aufgaben aus, wobei der Schwerpunkt stärker auf Präzision, Interoperabilität und Zuverlässigkeit liegt. Beispielsweise helfen IIoT-Systeme Unternehmen dabei, ihre Vermögenswerte mithilfe von RFID-Tags als Vermögensidentifikatoren zu verfolgen. Die Identifikatoren sind mit Daten über das Asset verknüpft – etwa Seriennummer, Modell, Kosten und Einsatzgebiet – die alle in der Cloud gespeichert sind.

Zuverlässigkeit

Industrielle Internetnetzwerke unterstützen Tausende von Maschinen, Steuerungen, Robotern und anderen Geräten mit mehreren Endpunkten, die über Tausende von Kilometern verteilt sind. Daher gibt es im IIoT wenig Toleranz für den Ausfall eines Systems.

Sicherheit

Im Hinblick auf das Internet und die Cloud ist Ethernet die dominierende kabelgebundene Netzwerktechnologie mit erweiterten IoT/IIoT-Bereitstellungsmöglichkeiten. Bei IoT-Systemen geht es in erster Linie um die Privatsphäre der Benutzer. Vielen IoT-Geräten für Verbraucher mangelt es an robusten präventiven Sicherheitsmaßnahmen, was sie anfällig für Hackerangriffe und weit verbreitete Angriffe über Botnetze macht. Die industrielle Sicherheit muss eisern sein, um die Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten. Kein Unbefugter sollte in der Lage sein, industrielle Prozesse zu hacken. Ein durch einen IIoT-Exploit lahmgelegtes Energienetz kann beispielsweise alles gefährden, von der persönlichen Sicherheit über die Wirtschaft bis hin zur nationalen Sicherheit. Daher unterliegt es mehr Compliance-Vorschriften, mehr Sichtbarkeit und einem höheren Gesamtrisiko.

Endgeräte

In einem Verbraucher-IoT-System reichen die Eingaben beispielsweise von Heimsicherheitssystemen und tragbaren Geräten bis hin zu intelligenten Küchengeräten. Während mobile Geräte Teil von IIoT-Systemen sind, gehören zu den wahrscheinlichen Endpunkten auch Industriegeräte wie Durchflussmesser, Druckregler und Umgebungsdetektoren.

Das Wesentliche des industriellen Internets der Dinge

Ethernet wird durch definiert IEEE-Standard 802.3 und spezifiziert die physischen und Datenverbindungsschichten der Netzwerkfunktionalität. Andererseits, TCP / IP ist eine Reihe von Protokollen, die auf der Ethernet-Datenverbindungsschicht basieren und die Kommunikation über Ethernet ermöglichen. Darüber hinaus ist TCP das Transportkontrollprotokoll, das die vollständige und fehlerfreie Zustellung von Datenpaketen gewährleistet. IP ist das Internetprotokoll, das Datenpakete basierend auf ihrer IP-Adresse weiterleitet.

Industrial Ethernet

Industrial Ethernet bezieht sich auf eine Reihe von Protokollen, die auf der Standard-Ethernet-Hardware (physikalische und Datenverbindungsschicht) und Internetprotokollen (Netzwerk- und Transportschicht) sowie einer proprietären Anwendungsschicht basieren. Das Protokoll der Anwendungsschicht stellt sicher, dass die richtigen Daten gesendet und empfangen werden, wann und wo sie für einen bestimmten Vorgang benötigt werden.

Erstens verfolgen Industrial Ethernet-Protokolle einen von drei Ansätzen, um Determinismus mit einer Ethernet-basierten Struktur bereitzustellen. Die erste derartige Architektur – bekannt als Standardsoftware/Standard-Ethernet – verwendet Standard-Ethernet mit dem TCP/IP-Protokoll, jedoch mit in die oberste (Anwendungs-)Schicht integrierten Mechanismen, um Echtzeitkommunikation zu ermöglichen. Ethernet/IP basiert auf dieser Architektur.

Eine andere Architektur – Open Software/Standard Ethernet – verwendet Standard-Ethernet-Schichten mit neuen (Standard-)Protokollen, die den Zugriff auf das Netzwerk verwalten und die von jedem Knoten (Gerät) gesendeten Daten synchronisieren, um sicherzustellen, dass Prioritätsdaten zuerst gesendet werden. Ebenso nutzt Ethernet POWERLINK diese Architektur.

Die dritte von Industrial Ethernet-Protokollen verwendete Architektur – Open Software/Modified Ethernet – basiert auf Standard-Ethernet-Hardware, verwendet jedoch neue Protokolle und zusätzliche, ergänzende Hardware, um Determinismus sicherzustellen. EtherCAT, Modbus TCP, SERCOS III und PROFINET IRT verwenden diese Architektur, jedoch mit unterschiedlicher Hardware und Transportmechanismen.

Zusätzlich zu diesen Architekturänderungen erfordert Industrial Ethernet oft robustere Hardware, wie Kabel und Anschlüsse, als Standard-Ethernet, das den rauen Umgebungsbedingungen in den meisten industriellen Umgebungen standhält. Viele industrielle Ethernet-Anwendungen erfordern außerdem eine sorgfältige Abschirmung, Erdung und Filterung, um elektromagnetische Störungen (EMI oder Rauschen) zu bewältigen, die in Werkseinstellungen häufig vorkommen.

Tabelle 1. Industrial Ethernet-Organisationen