Die Automatisierungspyramide von 1985 – Grundlegende Struktur in IoT und Industrie 4.0

Das Kapitel behandelt die Automatisierungspyramide in ihren wesentlichen Strukturen für die vertikalen und horizontalen Kommunikationsstrukturen. Es wird die Entstehungsgeschichte der in 1985 standardisierten Automatisierungspyramide basierend auf dem OSI (Open Systems Interconnection) Modell eingehend erläutert. Dabei werden die fünf Ebenen, beginnend bei der Feldebene (Sensoren, Aktoren) über die Ebene der SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen), gefolgt von der SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) zur Ebene des MES (Manufacturing Execution System) und zur ERP (Enterprise Ressource Planning) Ebene eingehend bezüglich ihrer Funktionsweise aufgezeigt. Entsprechender Einsatz von typischen echtzeitfähigen Feldbussen sowohl in der vertikalen wie auch horizontalen Kommunikation, beginnend bei HART, PROFINET, EtherCAT; EtherNet/IP, Modbus TCP. CC-Link bis hin zu OPC UA und Ethernet IP/TCP werden ebenso thematisiert wie die Schnittstelle zwischen Prozess und IT. Für alle Ebenen werden mit entsprechenden Entwicklungen viele Produkte aufgezeigt, wie sie heute bei der Systemintegration verwendet werden. Als ERP-System wird anhand des SAP erklärt, welche Funktions- und Wirkungsweise das SAP hat, welche Fehler vermieden werden müssen und was ein einwandfreies Funktionieren des Systems sicherstellt. In der Feldebene wird beispielhaft die Entwicklung intelligenter Analysemesssensoren für den Einsatz in Industrie 4.0 inklusive der Integration ins Ethernet TCP/IP besprochen. Klar wird dargestellt, wie aufgrund zunehmender Leistungsfähigkeit von Hardware und Software die Ebenen immer mehr verschmelzen, was insbesondere der Fall zwischen ERP- und MES- Ebene ist, aber auch zwischen Feldebene und SCADA System. Ein weiterer Abschnitt befasst sich mit den Anforderungen an die Sensoren und Module, die für den gerechten Einsatz in industriellen Anlagen erforderlich sind.