Messgeräte direkt mit einem WLAN zu verbinden ist Industrie 4.0.

In der industriellen Umgebung sind verschiedene Netzwerke oft in Sub-Netzwerke getrennt.  Dies dient der Sicherheit, der besseren Wartbarkeit und Übersichtlichkeit des Netzwerks. Die Verbindungen der Netzwerke untereinander werden dann über Router, Firewalls und Gateways geregelt.

Es gibt hier eine reihe angebotener Produkte, welche die Aufgaben erfüllen. Am Einfachsten sind Geräte aus dem Home- oder Consumer-Bereich: Diese Geräte sind sehr günstig und erfüllen die Aufgabe oft zufriedenstellend. Als Nachteile dieser Produktgruppe sind jedoch zu sehen, dass oft

  • die Verarbeitung nur mittelmäßig ist.
  • die Produktzyklen sehr schnell sind und keine Ersatzteillieferung gewährleistet ist.
  • die Montagemöglichkeiten nicht für industriellen Einsatz geeignet sind.
  • keine zufriedenstellende Remote-Administration möglich ist.

Weiter gibt es dann Router für den industriellen Einsatz. Diese sind sicherlich brauchbar. Der Nachteil hier ist, dass für diese Geräte gerne Preise abgerufen werden, welche den Anwender nicht unbedingt glücklich machen. Beispiele hierfür sind die Industrial Router Produkte von Phoenix Contact: Router – FL MGUARD 1102 – 1153079, Router – Phoenix FL MGUARD 1105 – 1153078 oder TC ROUTER 3002T-4G.

Doch auch bei diesen Geräten besteht der Nachteil, dass es geschlossene Systeme sind: Der Anwender hat nicht die vollständige Kontrolle dessen, was auf dem Gerät vor sich geht. Er ist vom Hersteller abhängig. Änderungen oder Erweiterungen an der Software sind nicht vorgesehen.

Doch es gibt Alternativen welche auf der Hand liegen: Linux als freies System bietet nahezu unbegrenzte Möglichkeiten dessen, was auf einem Rechner oder Router passiert. Zudem gibt es inzwischen eine große Anzahl an Hardware-Implementierungen, welche für Linux geeignet sind.

Eine sehr populäre und sehr langlebige Plattform für Linux Hardware ist Raspberry. Es liegt also fast nichts näher, als diese Plattform für einen industriellen Router zu nutzen.

Entsprechend haben wir einen auf Raspberry basierenden Industrierechner realisiert um unsere Messgerät-Module für WLAN mit dem Internet oder dem Firmennetzwerk über einen Router oder eine Firewall zu verbinden.

Ein “normaler” Raspberry hat entweder eine LAN oder eine W-LAN Schnittstelle. Sind mehrere Netzwerke anzubinden kommt dieser günstige und bewährte Rechner jedoch schnell an seine Grenzen.

Unser Industrierechner bietet hier mehr: Mindestens 2 LAN Schnittstellen und oder LAN und WLAN Schnittstelle ermöglichen es, Netzwerke einfach und sicher miteinander zu verbinden. Zusätzlich kann auf dem Rechner auch gleich der MQTT Broker betrieben werden.

Industrierechner auf Raspberry Basis mit mehr als 2 Netzwerkschnittstellen

Zum Betrieb von IIoT Devices eignen sich Raspberry Pi Computer für verschiedene kleine und große Aufgaben.

Zum Beispiel um eine Netzwerkbrücke bereitzustellen oder um einen kleinen MQTT Server oder auch anderen Server zu betreiben.

Durch den Einsatz des Linux Betriebssystem stehen eine große Anzahl an Programmen und Funktionen bereit, um dieses Gerät mit Software zu bestücken.
Die OpenSource Philosophie stellt sicher, dass Investitionen in Software und Hardware langfristig verfügbar bleiben.

Prinzipiell lässt sich ein Raspberry PI gut erweitern. Ein gewisser Nachteil ist, dass zunächst nur die Raspberry Platine einheitlich ist. Die Ein- und Anbauteile sind relativ spezifisch. Wenn diese an einem Standard Raspberry Pi Gehäuse extern angebracht werden entsteht schnell eine wilde Landschaft von Modulen, welche mehr oder weniger lose mit dem Raspberry verbunden sind.

Um diese Erweiterungen industrietauglich zu machen haben wir alle für unsere Anforderungen benötigten Module in ein Gehäuse gepackt.

Das Gehäuse kann entweder frei positioniert, verschraubt oder auf eine 35mm DIN Hutschiene montiert werden.

Das Innenleben ist modular und kann dynamisch für die entsprechende Anforderung erweitert werden.

Möglich sind:

  • bis zu 7 USB Schnittstellen.
  • bis zu 3 Netzwerkkarten
  • Externer WLAN-Accesspoint (WLAN SMA oder WLAN RP-SMA Anschluß).
  • serielle Schnittstellen (RS232/RS485/RS422)
  • I²C oder SPI Schnittstellen
  • Serielles Terminal (RX/TX-Connector)
  • HDMI Monitor Anschluss

Ein Alleinstellungsmerkmal dieses Einplatinencomputers auf Raspberry Pi Basis ist die Verlötung aller relevanten Module. Durch den Verzicht auf  Steckverbindungen fallen schlechte Verbindungen als Ausfallursache des Moduls aus. Wir halten unser entwickeltes Modul daher für sehr robust und sehr ausfallsicher.

Auch für diesen Rechner verfolgen wir unsere agile Entwicklung und agile Fertigungsstrategie: Das Gehäuse ist konsequent in 3D gedruckt und es kommen nur Standardbauteile zum Einsatz.

Mögliche Funktionen:

  • Industrial Router / IP forwarding
  • Industrial Firewall (ufw, iptables)
  • Network Bridge
  • DNS Server
  • DHCP Server
  • Proxy Gateway
  • MQTT Broker
  • M2M Interface
  • Webserver

Es können hier nur einige exemplarische Funktionen genannt werden. Es ist alles möglich, was Linux auf dieser Hardware bietet.

Das Technische Handbuch und die Bedienungsanleitung der Raspberry Bridge kann hier heruntergeladen werden.

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Rechtliches

Raspberry Pi ist ein eingetragenes Warenzeichen der RASPBERRY PI FOUNDATION. Wir stehen in keiner Verbindung zu dieser Stiftung – setzen aber sehr gerne die von ihnen entwickelten Computer ein.

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