Die Netzwerkschnittstelle wird austauschbar

18 × 45 Millimeter können für einen Geräteentwickler darüber entscheiden, wie viel Kommunikationsentwicklung noch auf der eigenen Leiterplatte stattfinden muss. Hilscher verlagert mit netRAPID 90IC wesentliche Funktionen für Industrial Ethernet, Feldbus, IIoT und Security auf ein kompaktes Embedded Modul. Anders als ein klassischer Chip Carrier wird die Baugruppe nicht fest auf die Geräteplatine gelötet, sondern über einen SMT Steckverbinder eingesetzt und zusätzlich mechanisch verschraubt. Damit verändert sich weniger die Kommunikation selbst als deren Integration: Netzwerkfunktion und Geräteelektronik lassen sich konstruktiv stärker voneinander trennen. Für Hersteller von Messgeräten, Antrieben, Wägetechnik oder anderen kompakten Feldgeräten kann das Entwicklungs, Produktions und Serviceaufwand reduzieren.

Ein Hardwaredesign für unterschiedliche Netzwerke

Die Plattform basiert auf dem Kommunikationscontroller netX 90 und unterstützt auf derselben Hardware unterschiedliche Industrial Ethernet und Feldbusprotokolle. Dazu gehören unter anderem PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus TCP, PROFIBUS und CANopen. Für die Geräteentwicklung ist das vor allem bei Produktfamilien interessant, die für unterschiedliche Anlagenarchitekturen angeboten werden sollen. Statt für jede Netzwerkvariante eine eigene Kommunikationshardware zu entwickeln, kann die Gerätebasis weitgehend erhalten bleiben. Die Anbindung an den Host erfolgt über SPI. Zusätzlich steht im Modul ein separater Cortex M4 Prozessor für individuelle Applikationsaufgaben zur Verfügung. OPC UA und MQTT erweitern das Konzept in Richtung IIoT Kommunikation.

Die Steckbarkeit bekommt spätestens im Lebenszyklus eine zweite Bedeutung. Ein verlötetes Kommunikationsmodul wird zum festen Bestandteil der Leiterplatte. Muss die Baugruppe bei Produktion, Service oder einer Variantenänderung ersetzt werden, betrifft der Eingriff damit unmittelbar das Board. Das steckbare Konzept entkoppelt diese Ebenen stärker voneinander. Gleichzeitig sind Security Funktionen bereits in die Kommunikationsplattform integriert. Der netX 90 stellt dafür einen hardwarebasierten CryptoCore für Hash Funktionen sowie symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung bereit. Hinzu kommen Funktionen für Secure Boot, Software Signierung sowie Schlüssel und Zertifikatsmanagement. Für Gerätehersteller verschiebt sich damit ein Teil der Cybersecurity Aufgabe von einer nachträglichen Ergänzung in die Architektur der Kommunikationsschnittstelle.

Security beginnt nicht erst beim Firmwareupdate

Gerade mit Blick auf steigende regulatorische Anforderungen ist diese Trennung relevant. Ein Feldgerät muss über viele Jahre nicht nur kommunizieren, sondern auch aktualisierbar und gegen manipulierte Software beziehungsweise unberechtigte Kommunikation absicherbar bleiben. Eine integrierte Security Architektur nimmt dem Gerätehersteller diese Verantwortung nicht ab. Sie stellt aber technische Mechanismen bereit, auf denen sich das eigene Sicherheitskonzept aufbauen lässt. Für Konstrukteure ergibt sich damit ein anderer Blick auf die Kommunikationsschnittstelle: Sie ist nicht mehr lediglich die Auswahl zwischen PROFINET oder EtherCAT, sondern eine langfristige Designentscheidung über Protokollvarianten, IIoT Anbindung, Updatefähigkeit, Security und Wartbarkeit des gesamten Feldgeräts.