HPE Edgeline OT Link In HPE Edgeline Converged Edge Systeme integrierte softwaredefinierte Intelligenz

Inhalt Überblick ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 2 IoT-Ideen in Lösungen umsetzen .................................................................................................................................................................................................................................................................................. 2 Verbindungen erstellen ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 3 Standardisierung der Übertragung von OT-Daten in die digitale Domäne ............................................................................................................................................................................ 5 Orchestrierung und Management von Systemen zentralisieren ....................................................................................................................................................................................................... 6 Auf die Cloud sowie auf IoT-Plattformen im Rechenzentrum und Unternehmens-IT-Plattformen erweitern ....................................................................................... 6

API und SDK ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 6 Fazit ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 7

Technisches Whitepaper

Technisches Whitepaper Seite 2

Überblick HPE hat die Edgeline Converged Edge Systeme entwickelt, um die besten Leistungsmerkmale und Verfahren aus der Welt der Unter-nehmens-IT mit den besonderen Anforderungen der Welt der Betriebstechnologie (OT, Operational Technology) zu vereinen. Um die Annäherung von OT und IT zu unterstützen, hat HPE bei der Entwicklung der Edgeline Produkte die folgenden drei Prinzipien zugrunde gelegt:

1. Bereitstellung von hoher, auf Intel® Xeon® basierender Rechenleistung am Edge, um die Ausführung von geschäftskritischen Anwen-dungen, die traditionell im Rechenzentrum oder in der Cloud ausgeführt werden, am Edge – d. h. in der Nähe der Datenquelle – zu ermöglichen.

2. Ausführung der Datengewinnung und -steuerung auf dem System, auf dem auch die geschäftskritischen Anwendungen ausgeführt werden.

3. Bereitstellung von Managementfunktionen der Enterprise-Klasse für Systeme am Edge.

In diesem Dokument wird HPE Edgeline OT Link behandelt, ein neues Mitglied des Edgeline Converged Edge System Portfolios. Diese neue Familie von Hardware- und Softwareprodukten bietet eine schnelle, einfache und sichere Möglichkeit, um Daten zu gewinnen und diese Daten anschließend als Bestandteil einer Lösung für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) zu verwenden.

IoT-Ideen in Lösungen umsetzen Bei der Durchführung eines IoT-Projekts von der Idee bis zur einsatzbereiten Lösung müssen Unternehmen zahlreiche Herausforderungen bewältigen. Dazu gehören:

• Auswahl der geeigneten Hardware mit der richtigen Kombination von Rechenressourcen, industrieller I/O für die Datengewinnung sowie Steuerungs- und Managementfunktionen

• Ermittlung, Beschaffung und Integration der entsprechenden Software in die erforderlichen Funktionen für Dateneinspeisung, -verarbei-tung und -management

• Nutzung des operativen Know-how der OT-Mitarbeiter für die Implementierung eines softwareintensiven IoT-Projekts

Die Durchführung eines völlig neuen IoT-Projekts ist komplex. Die benötigte Zeit, die anfallenden Kosten und das Auftreten unvorher-gesehener Hindernisse führen häufig zu grundlegenden Fehlern und Projektfehlschlägen. Daher hat HPE die Lösung HPE Edgeline OT Link für die Anforderungen und Herausforderungen bei der Implementierung eines IoT-Projekts entwickelt.

HPE Edgeline OT Link ist eine Kombination aus Hardware und Software, die perfekt zusammenarbeitet, um einfache, schnelle und problem-lose Implementierungen von IoT-Projekten zu ermöglichen. HPE Edgeline OT Link besteht aus drei zentralen Elementen:

• Für HPE Edgeline OT Link zertifizierte Hardwaremodule stellen die physischen (elektrischen) Mittel zur Verfügung, um Daten aus einer Vielzahl von Quellen zu gewinnen. Die für OT Link vorgesehenen Hardwaremodule ermöglichen den Austausch (die Ein- und Ausgabe) von Daten mit vielen Industriegeräten.

• Auf der HPE Edgeline OT Link Hardware wird die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware ausgeführt, die Daten aus OT auf standar-disierte, normalisierte Weise in die digitale Domäne überführt. Zahlreiche integrierte und vom Benutzer bereitgestellte geschäftskritische Anwendungen können Daten vom Edge verarbeiten und analysieren sowie auf diese Daten reagieren.

• HPE Edgeline Workload Orchestrator dient zur Orchestrierung und Verwaltung der Aktivitäten mehrerer HPE Edgeline Converged Edge Systeme – einschließlich des Systems Edgeline EL300 der Einstiegsklasse, des kompakten Systems Edgeline EL1000 und des Hochleistungssystems Edgeline EL4000.

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Abbildung 1. HPE OT Link Komponenten

Die Kombination aus HPE Edgeline OT Link Hardwaremodulen, Edgeline OT Link Plattformsoftware und Edgeline Workload Orchestrator bietet die Tools, die erforderlich sind, um eine IoT-Lösung für die komplexesten Probleme erfolgreich zu entwickeln und zu implementieren. Mit diesen Tools können OT- und IT-Experten gemeinsam ein IoT-Projekt schnell, sicher und zuverlässig bereitstellen.

Im übrigen Teil dieses Dokuments sind weitere Informationen zu den Komponenten von HPE Edgeline OT Link enthalten.

Verbindungen erstellen Die Hardware, die das HPE Edgeline OT Link System unterstützt, umfasst mehrere Optionen. HPE Edgeline OT Link stellt eine direkte Verbin-dung zwischen traditionellen industriellen Schnittstellen wie RS-485 und neueren Schnittstellen wie CANs (Controller Area Networks) zur Ver-fügung. HPE Edgeline Produkte – darunter EL300, EL1000 und EL4000 – können mit HPE Edgeline OT Link Unterstützung ausgerüstet werden.

HPE Edgeline OT Link unterstützt mehrere konfigurierbare Schnittstellentypen, die verschiedene Betriebsmodi unterstützen. Bei einigen Edgeline Hardwaremodulen kann der Schnittstellentyp mit der Edgeline OT Link Plattformsoftware ausgewählt und konfiguriert werden.

Die ersten HPE Edgeline OT Link Schnittstellenkarten umfassen RS-232, RS-485, CAN und Unterstützung für Ethernet mit TSN. Diese in der Industrie verbreiteten isolierten seriellen Schnittstellen sind bei HPE Edgeline EL300 im Lieferumfang enthalten und auf allen anderen Edgeline Systemen verfügbar.

Azure Amazon SAP

HPE Edgeline Workload Orchestrator

OT Link Plattform

CANbus

Industrielle I/O-Module

Modbus TCP

Datennormalisierung

Daten-Hub

Apps

Lösungsspezifische Komponenten werden heruntergeladen.

Industrieller Treiber

Datenflüsse

Cloud-Konnektor

Die OT Link Plattform ist vorinstalliert.

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Abbildung 2. Für HPE Edgeline OT Link zertifizierte Hardwaremodule

Eine kritische Anforderung an jede industrielle Lösung ist eine flexible Konfiguration. Die Schnittstelle RS-485 ist softwarekonfigurierbar und ermöglicht Benutzern die Auswahl der Abschlussoptionen und eines Transmitters mit zwei oder vier Drähten. Die Schnittstelle RS-485 kann auch so konfiguriert werden, dass sie als Master- oder Slave-Gerät auf dem Bus fungiert. Diese Merkmale ermöglichen echten Plug-and-Play-Betrieb: Es müssen keine Jumper oder Schalter an der Hardware eingestellt werden, da die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware die Konfiguration übernimmt.

HPE Edgeline OT Link beinhaltet eine 8-Bit-DIO-Schnittstelle mit 8 Leitungen (DIO – Digital In/Out). Jede Leitung lässt sich für die Ein- oder Ausgabe konfigurieren und jede Leitung toleriert 24 Volt. Daher ist diese Schnittstelle die ideale Lösung für traditionelle industrielle Anwen-dungen, bei denen die Signalübertragung und Steuerung häufig über 24-Volt-Leitungen erfolgt. Darüber hinaus ist das DIO-Modul voll-ständig isoliert, da die OT Link Software für Konfiguration und Betrieb verantwortlich ist. Wie bei der Schnittstelle RS-485 müssen keine Jumper oder Schalter eingestellt werden.

Konfiguration und Betrieb der für HPE Edgeline OT Link zertifizierten Hardware erfolgen also in der Anwendungsschicht. Diese Architektur bietet die folgenden Vorteile:

• Einfachere Ersteinrichtung

• Hardware muss vor der Verwendung nicht durch einen Wartungsmitarbeiter oder Bediener eingerichtet und konfiguriert werden

• Echte Plug-and-Play-Hardware

Serielle Tochterkarte: • Zwei isolierte serielle Anschlüsse

• Konfigurierbar, RS-232 oder RS-485

• RS-485-Optionen

• 2 oder 4 Drähte

• Abschluss

TSN-Tochterkarte mit vier Anschlüssen: • Intel I210 MACs

• TSN-Unterstützung

– IEEE 1588/802.1AS PTS

• 10/100/1000 Base-T

8-Bit-DIO-Tochterkarte: • Acht isolierte I/O-Anschlüsse

• Jeder Anschluss individuell konfigurierbar

– Eingang oder Ausgang

• Toleriert 24 Volt

CAN-Tochterkarte: • Zwei isolierte CAN-Anschlüsse

– CAN 2.0, A/B Option @ 1 Mb/s

– CAN FD @ 2 Mb/s

– DeviceNet, ISO 11898 @ 1 Mb/s

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Standardisierung der Übertragung von OT-Daten in die digitale Domäne Als Grundlage für die Implementierung eines IoT-Projekts ermöglicht die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware die Datengewinnung (Data Acquisition, DAQ) aus einer Vielzahl von Quellen (IoT-Geräten) und setzt diese Daten in aussagekräftige, handlungsrelevante Informationen um.

HPE Edgeline OT Link bietet ein Framework für Verbindung, Erfassung, Analyse und Erweiterung, um Edge-Daten zu übertragen und in nützliche Informationen umzusetzen.

• Verbindung – Physische und logische Konnektivität zu MODBUS, CANbus und mehr. Der Prozess beginnt mit der Einspeisung von Daten aus IoT-Geräten, die in der operativen Welt häufig verwendet werden, z. B. Geräten in Fertigungshallen. Diese Geräte reichen von pro-grammierbaren logischen Controllern (PLCs) über SCADA-Systeme bis hin zu direkten analogen und digitalen DAQ-Instrumenten.

• Erfassung – Treiber für Endpunkte, die die Erfassung von Daten aus verschiedenen industriellen Geräten ermöglichen. Die in die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware integrierten Softwaretreiber unterstützen die Protokolle Hunderter physischer industrieller Geräte. So können von diesen Geräten nahtlos Daten erfasst und an diese Geräte auf sichere Weise Befehle gesendet werden.

• Analyse – Bearbeitung von Daten mit integrierten Funktionen, Python-/JS-Skripts oder Docker Containern. Nach dem Datenerwerb müssen die Daten vorverarbeitet (normalisiert) und anschließend in einem definierten Modell veröffentlicht werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Daten das optimale Format aufweisen und für die Verwendung durch geschäftskritische Anwendungen wie die erweiterte Analyse verfügbar sind. Die OT Link Plattform umfasst die erforderlichen Softwaremodule für die Vorverarbeitung sowie ein Daten-Repository, das komfortablen Zugriff auf die Ergebnisinformationen bereitstellt.

• Erweiterung – Die Möglichkeit, die Daten an das vom Kunden gewünschte Ziel zu senden: Public Cloud, Datenbank oder ERP-/CRM-System (Enterprise Resource Planning/Customer Relationship Management).

Für die schnelle Implementierung der IoT-Lösung unterstützt die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware die Erstellung von Datenflüssen per Drag-and-Drop. Mit diesen Datenflüssen können Benutzer sehr schnell und einfach definieren, wie aus der physischen Welt gewonnene Daten analysiert werden und wie auf diese Daten reagiert wird. Die Tools der HPE Edgeline OT Link Plattform für die Erstellung von Daten-flüssen umfassen eine breite Palette an vorab erstellten Funktionen, die auf eingehende Daten von Dateneingangskonnektoren, mathema-tischen Funktionen, Datenfluss-Controllern und Ausgangskonnektoren angewendet werden können.

Die Erstellung eines Datenflusses ist einfach. Sie kann von OT-Fachexperten ausgeführt werden. Programmierexperten sind nicht erforder-lich. Die Datenfluss-Engine ist erweiterbar. So kann ein Benutzer einfach eine neue Datenverarbeitungsfunktion erstellen, wenn eine benö-tigte Funktion nicht verfügbar ist. Mit den Datenflüssen der HPE Edgeline OT Link Plattform können Daten aus der physischen Welt in aussagekräftige und handlungsrelevante Informationen umgesetzt werden.

Abbildung 3. Benutzerschnittstelle der HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware

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Die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware unterstützt die Implementierung und Ausführung containerisierter Anwendungen. Diese er-weitern die OT Link Plattform durch die Bereitstellung sehr nützlicher Services innerhalb von OT-Lösungen. Diese Services umfassen die erweiterte Datenverarbeitung, die Analyse, maschinelles Lernen und spezielle Netzwerkservices.

Darüber hinaus bietet die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware einen Anwendungs-Store. Dieser enthält zahlreiche gebrauchsfertige containerisierte Anwendungen, die sofort heruntergeladen und ausgeführt werden können. Der Marktplatz ist zudem erweiterbar – Benutzer und Partner können eigene containerisierte Anwendungen hinzufügen, um die Funktionsvielfalt der HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware noch weiter zu erhöhen.

Diese erweiterte Softwareplattform ist bei Lieferung auf HPE Edgeline EL300 Converged Edge Systemen vorinstalliert und kann auf anderen Edgeline Plattformen heruntergeladen und verwendet werden.

Orchestrierung und Management von Systemen zentralisieren Mit dem HPE Edgeline Workload Orchestrator können Benutzer Workloads, die auf mehreren Edgeline Systemen ausgeführt werden, zentral implementieren und verwalten. Benutzer können Workflows und Anwendungs-Container auf einem oder mehreren Edgeline Systemen implementieren, die sich am selben oder an geografisch verteilten Standorten befinden.

Beispielsweise kann ein Benutzer einen Workflow und eine Gruppe von Anwendungen auf HPE Edgeline OT Link erstellen und anschließend mit der OT Link Plattformsoftware auf weiteren Systemen bereitstellen. Durch Zentralisierung der Erstellung und Implementierung erleich-tert Workload Orchestrator die Bereitstellung mehrerer Systeme, auf denen ähnliche Funktionen ausgeführt werden.

Wird Workload Orchestrator für die Zentralisierung des Managements der OT Link Plattform auf vielen Edgeline Converged Edge Systemen verwendet, reduziert sich die Zeit und der Aufwand für die Implementierung, die Aktualisierung und das Management des Software-Stacks, der auf diesen Systemen ausgeführt wird.

HPE Edgeline Workload Orchestrator stellt ein zentrales Dashboard zur Verfügung, das den Betriebsstatus aller OT Link Systeme anzeigt und die Informationen von diesen Systemen konsolidiert. Workload Orchestrator Dashboards werden vom Benutzer definiert und erstellt, sodass die Informationsanzeigen für die Benutzeranforderungen maßgeschneidert werden können.

Auf die Cloud sowie auf IoT-Plattformen im Rechenzentrum und Unternehmens-IT-Plattformen erweitern Ein sehr wichtiges Merkmal der HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware und der Edgeline Workload Orchestrator Software ist, dass sie sich mit anderen gängigen IoT- und Unternehmens-IT-Plattformen verbinden lässt und diese erweitert. Solche Plattformen werden häufig bei der Erstellung von Lösungen für Rechenzentrums-IT, Cloud und IoT verwendet und sie umfassen Microsoft® Azure®, Amazon Web Services (AWS), SAP® und Google™. Die OT Link Plattform stellt über integrierte Konnektoren eine Schnittstelle zu diesen Plattformen bereit und ermöglicht den nahtlosen Datenaustausch mit diesen externen Systemen.

HPE und Microsoft arbeiten zusammen, um Azure IoT Edge Software als Bestandteil der HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware-umgebung bereitzustellen. Darüber hinaus entwickelt HPE gemeinsam mit anderen Partnern containerisierte Versionen ihrer Edge-Software. Diese Lösungen können dann nativ als Bestandteil der OT Link Plattform implementiert und ausgeführt werden.

Durch Datengewinnung und Datenflusserstellung der nächsten Generation erleichtert die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware die Implementierung und den Betrieb von IoT-Lösungen, die IoT- und IT-Plattformen in der Cloud und im Rechenzentrum nutzen.

API und SDK Die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware und HPE Edgeline Workload Orchestrator Software sind offen und lassen sich durch eine Gruppen von REST-APIs und ein veröffentlichtes SDK (Software Development Kit) erweitern. Über diese externen Schnittstellen lassen sich mithilfe von Tools, die vom Benutzer und von Partnern erstellt werden, der Betrieb der OT Link Systeme überwachen und die Funktionen des OT Link Ökosystems erweitern.

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a00060081DEE, Mai 2019, Rev. 1

Fazit Wenn Organisationen IoT-Projekte starten, benötigen sie bewährte Tools, die ihnen helfen, den Zeitplan und das Budget einzuhalten und gleichzeitig eventuell auftretende Probleme schnell zu lösen. Ein kritisches Problem bei jedem IoT-Projekt ist die Zusammenführung der OT-Systeme, die sich bereits am Edge befinden, mit den Unternehmens-IT-Systemen.

Für diese wichtige Herausforderung hat HPE die Lösung Edgeline OT Link entwickelt, die mithilfe integrierter softwaredefinierter Intelligenz die Implementierung und das Management der Konvergenz von OT und IT am Edge erheblich vereinfacht. HPE Edgeline OT Link zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

• Offenheit und Erweiterbarkeit – Über eine Gruppe offener REST-APIs kann OT Link um branchenspezifische Tools erweitert werden, die von Benutzern und HPE Partnern entwickelt werden.

• Vorinstallation – Die HPE Edgeline OT Link Plattformsoftware ist auf HPE Edgeline EL300 Systemen vorinstalliert und bildet eine integrierte Grundlage für die Unterstützung von IoT-Projekten. Die OT Link Plattform wird auch auf den EL1000 und EL4000 Systemen unterstützt.

• Schnelligkeit – Mit HPE Edgeline OT Link können Benutzer OT-IT-Infrastrukturen per Knopfdruck bereitstellen.

• Einfachheit – HPE Edgeline OT Link orchestriert OT-IT-Anwendungen in der Edge-optimierten Infrastruktur mit wenigen Mausklicks.

• Sicherheit – Integrierte Sicherheit und Zuverlässigkeit der Enterprise-Klasse schützen konvergierte OT-IT-Systeme.

Weitere Informationen finden Sie unter hpe.com/info/edgeline