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Was sind industrielle Thin Clients? Teil 1/2

erstellt am: 12.02.2019 | von: | Kategorie(n): HMI

Explosive Atmosphäre, raue Umgebungen, extreme Temperaturen – die Prozessindustrie stellt besondere Anforderungen an Mensch und Technik. Das gilt auch für sogenannte Thin Clients, wie man sie aus Büro-Anwendungen kennt. Im Gegensatz zu klassischen PCs werden bei Thin Clients Anwendungen nicht lokal, sondern auf entfernten Servern ausgeführt, und lediglich die Bildinformationen und Eingaben über das Netzwerk übertragen.

Dezentralisierte vs. zentralisierte Systeme

Über das letzte Jahrzehnt sind Thin Clients immer bekannter in der Prozessautomation und bei industriellen Anwendungen geworden. Insbesondere durch den Trend zur Virtualisierung repräsentieren Thin Clients eine starke und kosteneffiziente Technologie. Diese erlaubt Nutzern, auf Anwendung und Informationen zuzugreifen, welche auf zentralisierten Systemen beispielsweise Servern laufen (Host-Servern).

Im Vergleich zu konventionellen, dezentralisierten Automatisierungssystemen (auf welchen normalerweise alle Daten und Anwendungen laufen) sind die Daten und Anwendungen von zentralisierten Automatisierungssystemen normalerweise auf Servern gelagert. Ein Thin Client gibt hierbei die Nutzeroberfläche wieder, um Applikationen auf dem Host zugänglich zu machen.

Um dies zu erreichen, hat ein Thin Client ein minimalistisches, normalerweise eingebettetes Betriebssystem (OS) und bietet Treiber für Input- und Output-Geräte, (bspw.: Maus, Tastatur, Touchscreen und Monitor) welche mit dem Thin Client verbunden sind. Zusätzlich erlauben installierte Remote-Protokolle den Austausch der System-Inputs und Outputs zwischen dem Thin Client und dem Server.

Wie funktionieren Remote-Protokolle?

Der Server generiert eine Benutzeroberfläche (beispielsweise graphical-user-interface oder kurz GUI) welche dann komprimiert und über das Ethernet als Remote-Protokoll zum Thin Client gesendet wird. Anschließend erhält der Thin Client die komprimierten Daten, beispielsweise in Form von GUI-Bildern, extrahiert diese und stellt sie auf dem Bildschirm des Nutzers dar.

Arbeitsweise eines Thin Clients

 

Eingaben des Nutzers (beispielsweise über die Tastatur, Maus, Touchscreen etc.) werden in entgegengesetzter Richtung gesendet. Der Thin Client fängt die physikalischen Eingaben des Nutzers auf und leitet diese über das Remote-Protokoll an den Server. Der Server entschlüsselt die Eingaben des Nutzers und schickt diese an das laufende (darunterliegende) Betriebssystem und seine Anwendungen. Für die Anwendungen, welche auf dem Server laufen, ist dies transparent. Dies bedeutet, dass es für die Anwendungen aussieht, als ob der Nutzer diese Befehle lokal auf dem Betriebssystem eingibt. Aufgrund des heutigen leistungsfähigen Ethernet erlebt der Nutzer die Interaktionen durch den Thin Client mit dem Server, als würde er direkt mit dem Betriebssystem arbeiten.

Seitdem der Thin Client über das Ethernet arbeitet, gehört er zu den beliebtesten Technologien für virtualisierte Automatisierungssysteme. Konventionelle Technologien wie Tastatur-Video-Maus Verlängerungen (KVM) sind mit virtualisierten Systemen nicht kompatibel. Dies liegt daran, dass normalerweise eine oder mehrere virtuelle Maschinen (VMS) auf den Servern laufen und somit die physischen Schnittstellen nicht ausreichen, um sich mit KVMs zu vernetzen. VMs können nur über das Netzwerk mit Remote-Protokollen aufgerufen werden.

Welche Remoteprotokolle gibt es und was sind die Unterschiede?

Heutzutage existieren viele Kommunikationsprotokolle, wobei nur ein sehr kleiner Teil der Protokolle für die Erfassung des Großteils von Virtualisierungen relevant ist. Dies gilt selbst für konventionelle, nicht virtualisierte Anwendungen:

  • Microsoft® Remote Desktop Protokoll (RDP): RDP ist das bekannteste Remote-Protokoll für arbeitsplatzbasierte und virtualisierte Automatisierungssysteme. Während heutzutage das neueste Betriebssystem von Microsoft über eine integrierte RDP–Nutzeroberfläche aufgerufen werden kann (beispielsweise für Remote-Verwaltungen), benötigen professionelle Aufbauten einen Windows OS Server. Mit der Strategie von Microsoft, Infrastrukturen zu virtualisieren und seit der Markteinführung des Windows Server 2008 R2 im Jahr 2009, haben sich die „Terminal Services“ erweitert und wurden in Remote Desktop Services (RDS) umbenannt.
  • Virtual Network Computing (VNC): VNC ist eines der ältesten Remote-Protokolle, welches auch heutzutage noch Bekanntheit genießt. Vor allem in kleineren, nicht virtualisierten Automatisierungssystemen werden diese Protokolle weiterhin genutzt, seitdem mehrere „Open Source“-Umsetzungen existieren. Diese erlauben das Erstellen von kostengünstigen Lösungen.
  • Citrix® Independent Computing Architecture (ICA): ICA ist ein Citrix geschütztes, plattformunabhängiges Fernbedienungs-Protokoll, welches in großen, professionellen und virtualisierten Infrastrukturen mit Citrix XenApp und XenDesktop verwendet wird.
  • VMWare PC-over-IP (PCoIP): Ursprünglich von Terradici® eingeführt, hat VMWare dieses Protokoll in ihre virtualisierte Serverstruktur integriert. Neben PCoIP unterstützt VMWare ebenfalls die Zugänge zu den gehosteten VMs über RDP.

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