Der industrielle Raspberry Pi Computer wird entschlüsselt

Von ·Kategorien: Technik erklärt·Published On: Februar 24th, 2023·23,4 min read·

Der Raspberry Pi hat sich vom Makerspace in das industrielle IoT bewegt. In dieser Folge von OnLogic Live sprachen wir mit Mike Walsh, Product Manager bei OnLogic, und Travis Cox, Chief Technology Evangelist bei Inductive Automation. Gemeinsam brachten wir in Erfahrung, warum der Raspberry Pi jetzt eine brauchbare Option für industrielle Projekte ist.

Zum einen bietet die Raspberry Pi-Plattform ein beeindruckend gutes Kosten-Nutzen-Verhältnis, und zum anderen passt sie dank ihrer kompakten Größe fast überall hin. Doch es braucht mehr als das, um eine gute Wahl für Ihre nächste industrielle Implementierung zu werden. Hier kommen die industriellen Raspberry Pi-Computer der Factor 200-Serie ins Spiel. Sehen Sie sich die Aufzeichnung an oder lesen Sie die nachfolgende Zusammenfassung. Folgende Fragen werden beantwortet:

  • Was macht einen industriellen Raspberry Pi industriell?
  • Warum ist ein industrieller Raspberry Pi für viele Anwendungsfälle so interessant?
  • Wie kann ein industrieller Raspberry Pi in einer Ignition-Umgebung eingesetzt werden?

Video: Der industrielle Raspberry Pi, warum jetzt?

Unsere Referenten stellen sich vor

Mike Walsh: Ich bin Senior Product Manager hier bei OnLogic. Und für diejenigen, die OnLogic noch nicht kennen: Wir bauen Computer für schwierige Anwendungsfälle im Edge. Wir werden heute über die industrielle Fertigung sprechen, aber wir sehen auch Anwendungen in Smart Cities, Smart Buildings, intelligenter Landwirtschaft und mehr. Es geht wirklich darum, Intelligenz und Computer hinaus zum Edge zu bringen.

Foto von Mike Walsh, Senior Product Manager bei OnLogic

Travis Cox: Ich bin der Chief Technology Evangelist für Inductive Automation. Wir sind ein Softwareunternehmen und bieten eine industrielle Anwendungsplattform mit dem Titel Ignition an. Damit lassen sich alle Arten von industriellen Anwendungen realisieren.

Foto von Travis Cox, Chief Technology Evangelist bei Inductive Automation

Was bewog OnLogic dazu, die Factor-Serie zu entwickeln – einen Raspberry Pi-Industrie-Computer?

Mike: Es dreht sich alles um das Edge. Dort passiert so viel. Wir befinden uns an einem unglaublichen Wendepunkt, an dem Daten immer wertvoller werden und die Kosten für die Beschaffung dieser Daten sinken. Das verändert die Branchen völlig. Als wir die Factor-Serie mit ARM entwickelt haben, konnten wir diese niedrigen Kosten und den geringen Stromverbrauch erreichen.

Wir wollten sicherstellen, dass unsere Kund:innen diese Computer fast überall aufstellen können. Deshalb haben wir sie industrialisiert und so konzipiert, dass sie auch in rauen Umgebungen bestehen können. Diese können Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, extreme Temperaturen sowie Vibrationen und Stöße beinhalten.

Das Preis-Leistungs-Verhältnis ist hervorragend. Das Gerät ist so klein, dass es fast überall eingesetzt werden kann. Das eröffnet wirklich viele Möglichkeiten, Daten zu sammeln und aus diesen Daten Nutzen zu ziehen. Ich freue mich sehr, zwei spezielle Versionen unserer Factor-Serie zu präsentieren: Auf dem IGN800 und dem IGN802 ist Ignition Edge bereits vorinstalliert und die Systeme sind damit sofort einsatzbereit.

Die Ignition-Gemeinschaft und der Raspberry Pi

Travis: Unsere Kunden versuchen, die Herausforderungen beim Zugriff auf Daten und deren Bereitstellung für ihre Anwendungen zu lösen. Schon von Anfang an haben wir unseren Kundinnen mit Hub-and-Spoke-Architekturen geholfen. Das bedeutet, dass man diese „Speichen“ (Spokes) für die lokale Datenerfassung einsetzt und ein Store-and-Forward-Verfahren und möglicherweise auch eine lokale HMI für kritische Assets einsetzt.

Zunächst versuchen sie also, diese Proof-of-Concepts (POCs) einzuführen. Raspberry Pis waren einfach zu beschaffen, um sie auszuprobieren. Und sie arbeiteten daran, die Probleme zu lösen. Aber wenn man dann von PoCs zur tatsächlichen Produktion übergeht, stellt man fest, dass man eine zuverlässigere und robustere Lösung braucht. Sie brauchen die entsprechende Hardware für die richtige Lösung.

Der Brückenschlag vom Proof-of-Concept-Makerspace zur industriellen Hardware

Mike: Die Factor-Serie ist ein industrieller Raspberry Pi und unser erster Vorstoß in die ARM-Technologie. Wie Travis bereits erwähnt hat, verwenden viele Leute den Raspberry Pi schon für ihre PoCs. Viele unserer Ingenieur:innen verwenden sie auch zuhause für die Home-Automatisierung. 

Unser Engineering-Team arbeitete mit großer Begeisterung an diesem Projekt. Wenn man eine Engineering-Abteilung begeistern kann, bedeutet das, dass wahrscheinlich ein richtig gutes Produkt dabei herauskommen wird. 

Raspberry Pi als Partner

Darüber hinaus war die Marktposition von Raspberry Pi sehr wichtig. Es ist ein tolles Unternehmen mit etablierter Hardware, einer großen Anwenderbasis und einer fantastischen Unterstützung durch die Community. Wir freuten uns riesig, mit ihnen zusammenzuarbeiten – das Unternehmen ist ein fantastischer Partner. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir in das Powered by Pi-Programm aufgenommen wurden.

Diese Lösung hat es uns ermöglicht, einige neue Dinge zu tun, neue zusätzliche Schnittstellen einzurichten und neue Bereiche zu erschließen.

Im Zweifelsfall raus damit

Gemeinsam mit meinem leitenden Ingenieur Dave verfolgten wir eine Philosophie: Im Zweifelsfall raus damit! Damit meine ich, dass wir, wenn es eine Schnittstelle am Raspberry Pi-Computermodul gab und wir dachten, dass sie für unsere Kunden nützlich sein könnte, diese von außen zugänglich machten. So konnten wir den Zugriff auf die Schnittstelle herstellen. Zum Beispiel: Analogeingänge, digitale Ein- und Ausgänge, Thermoelemente, Spannungsfühler, Stromfühler – wir haben versucht, so viel Flexibilität wie möglich zu bieten. Wir hatten eine „Mal sehen, was passiert“-Haltung. Das gibt unseren Kundinnen die Möglichkeit, zu experimentieren und zu sehen, was funktioniert.

Der Factor 200 für die Gebäudeautomatisierung

Hier bei OnLogic glauben wir daran, wie man in der Informatik im englischsprachigen Raum sagt, dass man „sein eigenes Hundefutter essen sollte“. Wir haben die Factor 200-Serie – unsere industriellen Raspberry Pis – eingesetzt, um die Gebäudeautomatisierung in unserem neuen Firmengebäude zu betreiben. Wir lernen viel aus unseren Erfahrungen, und das hilft uns, über die nächste Generation von Produkten nachzudenken.

Screenshot von Mike Walsh, Travis Cox und Darek Fanton während des OnLogic Live zum industriellen Raspberry Pi

Home-Automatisierung mit der Factor-Serie

Travis: Ich bin wirklich ein großer Fan der Home-Automatisieung und ein großer Enthusiast auf diesem Gebiet. Ich möchte alles in meinem Haus miteinander verbinden. Ich verwende den Factor 200, um die Daten zu sammeln und diese Daten in die Ignition Maker Edition zu übertragen. Nun kann ich die Daten sehen und sie für das ganze Haus visualisieren.

Da ich die I/O habe, kann ich zum Beispiel eine Verbindung zu meinem Warmwasserbereiter herstellen. Die Umwälzpumpe kann ich ein- und ausschalten, wenn wir sie tatsächlich brauchen. Ich muss mich also nicht auf einen Zeitplan verlassen.

Ich kann auch einen Google Coral-Stick anschließen, um mit den Kameras, die ich im Haus habe, Objekte und die Hunde in Echtzeit zu erkennen. Es ist wirklich vielseitig, für die Leute leicht zugänglich und ermöglicht viele tolle Dinge. Es gibt jede Menge Material da draußen im Makerspace, mit dem man richtig Spaß haben kann.

Überlegungen zum Design eines industriellen Raspberry Pi

Mike: Die große Umstellung ist der Ausstieg aus der PoC-Phase, in der man vielleicht mit einem Raspberry Pi begonnen hat, den man bei Amazon gekauft hat. Sie können dieses Gerät nicht nehmen und es zum Beispiel auf einem Ölfeld einsetzen. Es würde wahrscheinlich nicht den ersten Tag überleben.

Das erste, was Sie tun müssen, ist, das Gerät zu industrialisieren. Wir haben bereits ein wenig darüber gesprochen, wie das Gerät in schwierigen Umgebungen bestehen kann. Aber es geht um mehr als nur die Umwelt – es geht auch um EMV und die Einhaltung von Vorschriften. Das sind wichtige Faktoren für alle, die ein Projekt durchgeführt haben, das der Einhaltung von gesetzlichen Vorschriften unterliegt. Daran muss man schon in der Entwurfsphase denken – wir wollten unseren Kunden diesen Stress abnehmen. Und wir haben uns Gedanken über den großflächigen Einsatz gemacht – wir erfüllen die Normen verschiedener Länder.

Leistungsmerkmale

Es gibt noch einige andere Dinge, an die Sie vielleicht nicht denken. Zum Beispiel hat ein Standard-Raspberry Pi einen kleinen Stecker, den man in eine normale Steckdose stecken kann. Dort, wo diese Dinge eingesetzt werden müssen, gibt es keine AC-Steckdosen. Beispielsweise gibt es in Fahrzeugen, in Zügen, in Geschäften oder auf DIN-Schienen wahrscheinlich 24-Volt-Strom. Wir wollten also sicherstellen, dass das Gerät DC-Strom aufnehmen kann. Wir haben auch dafür gesorgt, dass ein breiter Spannungsbereich abdeckt wird, da dieser oft variiert.

Das Compute Module 4 (CM4)

Das Herzstück ist das CM4-Modul. Als Raspberry Pi ein industrialisiertes Raspberry Pi-Modul – das CM4 – entwickelte, öffnete uns das wirklich die Tür. Das hat uns das Herzstück gegeben, darauf haben wir dann aufgebaut. Zum Beispiel das M.2-Laufwerk – eMMC kann sehr gut sein, aber wenn Sie viele Daten sammeln und speichern, Store and Forward oder irgendeine Art von einfacher Analyse machen wollen, brauchen Sie etwas Robusteres wie etwa eine M.2-SATA-SSD.

Die Möglichkeiten der Mobilfunkverbindung

Möglicherweise verfügen Sie nicht über eine Ethernet- oder WiFi-Verbindung. Für diese Standorte bieten wir eine Mobilfunkverbindung mit einer 4G-LTE-Option an, damit die Leute auf ihre Daten zugreifen können. Die Zeiten sind längst vorbei, in denen man jemanden auf eine zweistündige Fahrt zum Ölbohrloch schickte, um die Daten zu sammeln und dann zurück ins Büro zu fahren. Wir haben also eine einsatzbereite und nützliche Lösung entwickelt, mit der unsere Kundinnen diese wertvollen Daten sammeln und zurück ins Büro bringen können. Dort können sie diese Daten dann weiterverwenden.

Anwendungsfälle für die Factor 200-Serie

Mike: Wir sehen eine Vielzahl von Anwendungsfällen – angefangen mit dem naheliegendsten: dem Anschluss von Altgeräten. In der heutigen Welt gibt es da draußen eine Menge vorhandener Geräte, die absolut einwandfrei funktionieren. Einige dieser alten SPSen und Sensoren sind nicht einfach zu ersetzen. Man würde sie auch nicht ersetzen wollen. Also können Sie einen kleinen Factor 200 einbauen und schon haben Sie Fernzugriff auf diese Geräte.

Mobilfunkverbindungen für den Datenzugang

Sobald das System einmal installiert ist, können Sie einige Daten sammeln und vielleicht ein wenig leichte Datenverarbeitung vornehmen. Eine Mobilfunkverbindung eröffnet viele Möglichkeiten, die Daten zugänglich und nutzbar zu machen. Wir sehen auch, dass sie für Beobachtungsstationen, HMIs, digitale Beschilderungen, die Gebäudeautomatisierung und mehr verwendet werden.

Anwendungsfall: Sicherheit

Einer meiner liebsten Anwendungsfälle ist die Zusammenarbeit mit einem Sicherheitsunternehmen. Das Tolle an diesem Anwendungsfall ist für mich, dass er zeigt, was man mit begrenzter Leistung alles machen kann. Das ist der Raspberry Pi. Das ist kein Xeon-Prozessor. Das ist kein Server-Niveau. Es handelt sich nicht um ein Gerät für 3.000 bis 5.000 Euro, mit dem man KI betreiben will.

Dieses Unternehmen verwendet Sensoren zur einfachen Auslösung von potenziellen sicherheitsrelevanten Ereignissen. Dazu gehören Näherungsdetektoren, Türöffnungsdetektoren, Bewegungsdetektoren und mehr. Sie erfassen Bild-, Video- und Audiodaten, übertragen diese an das Gerät, führen eine einfache Verarbeitung durch und senden sie dann an die Cloud. Von dort aus werden sie ausgewertet, um festzustellen, ob es sich wirklich um ein sicherheitsrelevantes Ereignis handelt.

Wir sind an einem Wendepunkt angelangt

Ich finde es sehr cool, mit einer sehr einfachen Technologie wirklich nützliche Anwendungsdaten zu erhalten. Diese Daten werden immer wertvoller und ihre Erfassung kostet nicht Tausende von Euro – eher Hunderte. Deshalb sind wir an einem Wendepunkt angelangt.

Was reizt die Anwender:innen von Inductive Automation am industriellen Raspberry Pi?

Travis: Da Ignition ein Modell mit unbegrenzten Lizenzen hat, setzen die Anwender in der Regel einen einzigen Server ein und wollen dann eine Verbindung zu all ihren Geräten herstellen und all diese Daten einspeisen. Natürlich bringen sie das mit, was für die HMI wichtig ist und was sie für den Betrieb der Anlage benötigen.

Aber es gibt bestimmte Branchen, in denen es Probleme mit der Konnektivität gibt. Das ist natürlich bei der Öl- und Gasindustrie oder bei der Abwasserentsorgung der Fall. Dort gibt es Remote-Telemetrie. Somit kann die Verbindung zu einem abgelegenen Standort verloren gehen. Doch auch innerhalb einer Produktionsstätte kann es verschiedene Gebäude geben. Ich habe schon erlebt, dass Gabelstapler die Glasfaserverbindung zu einem Gebäude gekappt haben. Und selbst wenn Ihr System nur zentral wäre, könnten Sie Daten, die Übersicht und damit die Kontrolle verlieren.

Der industrielle Raspberry Pi für das Edge

Deshalb nannten wir diese Architektur von Anfang an „Hub and Spoke“. Jetzt nennen wir diese Architektur offiziell „Edge“. Die „Spokes“ sind das Edge und wir bringen etwas in die Nähe dieser Geräte, damit wir einige dieser Verbindungsprobleme beseitigen können. Wir können die Daten lokal verbinden und die Daten mit einer potenziell schnelleren Rate abrufen, um sie effizienter an ein System weiterzuleiten.

Diese Lösung ist skalierbar. Mit nur einem zentralen Server hatten wir Probleme mit der Skalierbarkeit. Aber durch die Verteilung der Architektur können wir jetzt nicht nur Latenz- und Verbindungsprobleme bekämpfen, sondern auch mehr Daten erhalten – Daten sind Gold!

Karte des Ignition-Ökosystems

90 Prozent der Daten bleiben vor Ort liegen – holen Sie sie!

Analystinnen sagen, dass etwa 90 Prozent der Daten im Feld liegen bleiben. Dies gibt uns die Möglichkeit, eine Verbindung zu diesen Daten herzustellen, sie einzuholen und sie zu demokratisieren, damit sie an mehr Orten verfügbar sind. Und ich denke, das ist der Schlüssel zur Lösung dieser Herausforderungen. Gleichzeitig kann eine lokale HMI an einer kritischen Ressource eingesetzt werden – dafür gibt es eine Menge hervorragender Anwendungsfälle.

Für die Öl- und Gasindustrie, die Abwasserentsorgung und diese abgelegenen Gebiete ist das eine Selbstverständlichkeit. Aber auch für die Fertigung, wo es darum geht, Zugang zu mehr Daten zu erhalten und mehr mit diesen Daten machen zu können. In der Fertigung wird mehr mit KI und ML gearbeitet. Dort werden all diese Informationen in der Cloud benötigt. Wir müssen sie zugänglich machen.

Fuhrparkmanagement

Auch das Fuhrparkmanagement begeistert mich sehr. Wir sehen diese Geräte in den Fahrzeugen, die jetzt in der Lage sind, Echtzeitdaten zu erfassen, zu speichern und über das Mobilfunknetz zu übertragen. Diese Systeme bieten einen Weg, um diese Herausforderungen zu lösen. Darüber hinaus bieten sie die Möglichkeit, noch mehr zu tun. Mit der offenen Datenverarbeitung eröffnen sich in Bezug auf die Architektur mehr Möglichkeiten.

Q&A-Runde

Wie viele Daten können von diesen mit dem Raspberry Pi betriebenen Geräten tatsächlich verarbeitet werden? Was sind die Möglichkeiten?

Travis: Wir haben eine Menge Benchmarking betrieben, um ein Gefühl für die Obergrenze zu bekommen. Um die Frage zu beantworten: Wie viele Daten können wir verarbeiten? Und wie viele Geräte können wir anschließen und einbinden? Denn das ist wichtig, um die Architektur zu verstehen. Wenn wir überall in unserer Fabrik oder an verschiedenen Standorten PLCs haben, möchte ich wissen, wie viele Edge-Geräte ich dort aufstellen muss, um Zugang zu all diesen Daten zu erhalten.

Begrenzte Leistung bedeutet nicht gleich begrenzte Fähigkeiten

Dieses Gerät unterliegt keinen Beschränkungen. Als der erste Raspberry Pi auf den Markt kam, bestand er aus einem Einkernprozessor mit sehr wenig Arbeitsspeicher. Aber dieses Gerät hat mit dem CM4 viel mehr Rechenleistung und viel mehr Arbeitsspeicher zur Verfügung. Das eröffnet neue Möglichkeiten. Wir sind in der Lage, Zehntausende von Tags in Echtzeit abzurufen, mit einer Abfragerate von einer Sekunde, wobei sich die Werte tatsächlich jede Sekunde ändern. Wir können wahrscheinlich bis zu 50 Geräte anschließen – die Möglichkeiten sind also wirklich sehr groß.

Sie können ihn als Einzelgerät verwenden, aber Sie können auch viele Geräte mit einem einzigen Pi-Gerät zusammenfassen. Außerdem haben Sie die Möglichkeit, ihn für diese lokalen HMIs zu nutzen. Sie können ganz einfach ein paar Clients von dort aus starten. So geben sie den Leuten nicht nur die Möglichkeit, das “Store and Forward” dort einzusetzen, sondern auch mit den Daten zu interagieren und sie zu steuern. Das eröffnet eine Menge Möglichkeiten, denn es steht eine ganze Menge Rechenleistung zur Verfügung.

Welche Anpassungsoptionen gibt es bei der Factor-Serie?

Mike: Individualisierung ist etwas, worauf wir hier bei OnLogic wirklich stolz sind. Wir bieten den Kunden viel Flexibilität – angefangen bei unserer Weboberfläche, über die sie verschiedene Optionen auswählen können, wie z. B. Festplatten und Arbeitsspeicher. So stellen wir sicher, dass das Gerät wirklich die Leistung hat, die die Kundinnen benötigen, und auch Dinge wie Wi-Fi und Mobilfunkverbindungen. Die meisten dieser technischen Aspekte können wir absolut unterstützen.

Branding-Optionen

Ein weiterer Vorteil des Factor ist, dass wir das gesamte Gehäuse sehr individuell gestalten können. Wenn Sie zum Beispiel eine bestimmte Unternehmensfarbe haben – vielleicht möchten Sie einen grünen Computer – können wir das absolut umsetzen.

Wenn Sie die technischen Spezifikationen ändern möchten, können wir mit Ihnen daran arbeiten. Deshalb empfehle ich Ihnen, uns anzurufen und uns Ihre Wünsche mitzuteilen. Gerne arbeiten wir dann mit Ihnen zusammen. Wir legen großen Wert darauf, die Probleme unserer Kunden zu lösen, was auch immer ihre Herausforderung sein mag.

Die Factor-Serie kann individuell an Ihre Marke angepasst werden

Funktioniert dies nur mit Ignition Edge oder auch mit anderen Versionen von Ignition?

Mike: OnLogic ist Teil des Ignition Onboard-Programms von Inductive Automation. Das bedeutet, dass wir Ignition Edge auf diesen Geräten vorinstallieren können. Sie können direkt an den Einsatzort geliefert werden. Wenn ein Kunde Ignition in vollem Umfang nutzen oder die Maker-Version installieren möchte, kann er auch das tun. Wir haben eine Menge Computer, die sehr gut als MQTT-Broker oder als Ignition-Gateways funktionieren.

Travis: Beide Versionen werden auf dem Gerät funktionieren, typischerweise schauen wir uns diese Architekturen an und wo wir sie einsetzen. Ignition Edge ist für das Produkt sinnvoll, weil es wirklich auf die lokale Steuerung ausgerichtet ist. Es ist auf “Store and Forward” von Daten ausgelegt, indem es diese über MQTT an ein zentrales System weiterleitet. Dafür ist es konzipiert – die Leute betrachten es also auf diese Weise.

Aber wenn es andere Anwendungsfälle gibt, in denen die Vollversion von Ignition nützlich sein könnte, ist auch das möglich. Sie können diese Lizenz von uns beziehen.

Verfügt die Factor-Serie über eine UL-Zertifizierung?

Mike: OnLogic nimmt die UL-Zertifizierung sehr ernst und wir versuchen, so viele vorkonfigurierte Optionen wie möglich anzubieten, um den UL-Prozess für die Leute sehr einfach zu gestalten. Wenn die UL-Listung für Sie von entscheidender Bedeutung ist, sollten Sie sich an unser Team wenden und mit uns sprechen.

Wird an einem LoRa-Gateway gearbeitet?

Mike: Wir sehen uns einige Optionen an und ich kann keine konkrete Markteinführung versprechen, aber ich nehme das Feedback sehr ernst. Es ist etwas, das wir für die Zukunft in Betracht ziehen. Ich schlage vor, dass Sie sich mit uns in Verbindung setzen, wenn Sie Bedarf haben.

Wie steht es mit der Verwendung von HAT-Modulen, darunter LoRa-Kollektormodule?

Mike: Wir könnten wahrscheinlich jede Menge Zeit damit verbringen, über die Verwendung von HATs zu sprechen. Und Modularität ist etwas, über das wir für künftige Generationen unbedingt sprechen. Wir versuchen, die richtige Form zu finden. Je mehr Input wir von unseren Kundinnen erhalten und je mehr Anwendungsfälle wir in der Praxis sehen, desto besser. Wir möchten den Preis für dieses Produkt möglichst gering halten und die richtige Kombination aus Modularität und Standardfunktionen entwickeln.

Können Sie die Benchmarks erläutern, die zur Bestimmung der Datenmenge, die von diesen Geräten verarbeitet werden kann, durchgeführt wurden?

Travis: Die Benchmarks, die wir durchgeführt haben, waren immer Worst-Case-Tests. Normalerweise geht es dabei um die Anzahl der Tags. Wir beginnen zum Beispiel mit 500 Tags mit einer Rate von einer Sekunde, die von einer SPS gezogen werden. Wir stellen eine Verbindung zu einer echten SPS her – wir wollen nicht, dass es ein simulierter Wert ist, weil das kein reales Szenario ist.

Normalerweise stellen wir eine Verbindung zu Modbus-Geräten her und rufen diese Werte jede Sekunde ab, um sicherzustellen, dass sich diese Werte jede Sekunde in dem Gerät ändern. Und die Totzone in Ignition wird Null sein, weil wir diese Änderungen bei jedem einzelnen Gerät verarbeiten wollen. Wir fangen mit 500 an und sehen, wie der CPU-Speicherbedarf aussieht, dann nehmen wir uns weitere 500 vor oder vielleicht auch tausend auf einmal.

Wir machen das weiter und erstellen eine Tabelle, aus der wir ersehen können, wo die Obergrenze liegt. Wir wollen wissen, an welchem Punkt unsere CPU anfängt zu schwächeln, oder ob wir nicht genug Arbeitsspeicher zur Verfügung haben.

Mit den früheren Versionen des Raspberry Pi konnten wir nur etwa eintausend bis fünftausend Tags erreichen – das war eine sehr kleine Bandbreite. Mit dem Benchmark, den wir durchgeführt haben, konnten wir problemlos bis zu 20 000 Tags erreichen, die alle jede Sekunde abgefragt werden und deren Werte sich jede Sekunde ändern. Es ist also ziemlich spannend – und das wurde über MQTT eingerichtet. Wir haben die tatsächlichen Ergebnisse, die wir mit den Interessierten teilen können, falls Interesse besteht.

Kann ich das Gerät mit Ignition Edge verwenden, um ein Modbus-Gerät zu simulieren?

Travis: In Bezug auf Ignition ist unser Modbus-Treiber ein Client-Treiber. Das bedeutet, dass wir eine Verbindung zu einem Modbus-Gerät herstellen und diese Befehle senden, um die Daten anzufordern und sie regelmäßig abzurufen. Wir sind kein Modbus-Server und überprüfen diesen Port nicht. Es ist also nicht so, dass sie sich mit uns verbinden und diese Daten abfragen können.

Wir können natürlich ein Modbus-Gerät mit Ignition simulieren, indem wir die Tags mit den richtigen Benennungsstrukturen und all dem erstellen, sodass es auch dann noch mit diesen Tags funktioniert, wenn Sie auf eine echte SPS umstellen. Aber wir sind kein Server.

Es gibt viele wirklich gute Modbus-Simulatoren wie Mod R-Sim und andere, die Sie auf demselben oder einem anderen Gerät verwenden können. Das würde üblicherweise den Anforderungen entsprechen.

Wie sicher ist ein Netzwerk mit einem Pi-Modul – wäre es isoliert hinter einer Firewall?

Mike: Es ist wichtig, dass Sie sich Gedanken über Ihre Architektur und die Software machen, die Sie auf dem Pi einsetzen. Betrachten Sie bezüglich der Sicherheit das gesamte Bild. Das ist etwas, bei dem unser technischer Vertrieb Ihnen wirklich helfen kann.

Travis: Ich erläutere das mal ein bisschen. Wir sprechen heutzutage viel über das Edge und darüber, wie man Daten typischerweise an Unternehmenssysteme übertragen kann und dabei MQTT einsetzt – das ist ein gutes Beispiel dafür, wie das gemacht wird.

Wenn wir uns ein herkömmliches SCADA-System ansehen und es zentral platzieren, befindet es sich in der Regel zusammen mit den SPS auf der dritten Ebene des Netzes. Diese müssen in der Lage sein, mit den SPSen in diesem Netzwerk zu kommunizieren. Wenn ich ein Bösewicht wäre, der in dieses Netzwerk eindringen könnte, könnte ich all diese SPSen entdecken und potenziellen Schaden anrichten. Es geht also nicht unbedingt um Leute, die das Netzwerk hacken, sondern eher um Dinge wie USB-Geräte, die an einen Computer in diesem Netzwerk angeschlossen werden – wir müssen uns mit der Sicherheit befassen.

Das Tolle an Edge-Geräten ist, dass sie vor der SPS platziert werden und in diesem Fall über zwei Netzwerkschnittstellen verfügen. Eine davon kommuniziert lokal mit dem Gerät, während die andere die Daten an ein Unternehmensnetzwerk weiterleitet. Bei MQTT kann es sich um eine sichere Transport Layer Security (TLS)-Verbindung handeln, die nach außen gerichtet ist. Es kommen also keine Ports herein.

Auf diese Weise erhalten Sie einen viel stärkeren Sicherheitsstandard, als Sie ihn vorher gehabt hätten. Natürlich können IT-Abteilungen mit Firewalls viel erreichen, aber ich betrachte das Edge als eine weitere Ebene, die die Sicherheitslage wirklich verbessert.

Mit welchen SPS-Marken wird dies funktionieren?

Travis: Ignition Edge hat alle Treiber eingebaut, um mit den verschiedenen PLCs zu kommunizieren. Dazu gehören alle Geräte der Ethernet-Suite von Allen Bradley. Auch Modbus-Ethernet und Modbus-Serial werden unterstützt. Außerdem werden Siemens S7-Geräte, BACnet, DMP3, Omron NJ und CJ unterstützt, und wir haben gerade den 61850-Treiber veröffentlicht und arbeiten an einem Mitsubishi-Treiber. Es sind wirklich viele gute Treiber verfügbar. Und das System verfügt über I/O, die direkt angeschlossen werden können – analoge oder diskrete Werte – und dann können wir diese in Ignition einbringen und veröffentlichen lassen.

Gibt es Kommentare zur Verwendung für lokale HMI-Leistungsreaktionen, hauptsächlich in Verbindung mit der MQTT-Tag-Übertragung?

Travis: Wenn man die Grenzen der einfachen Bereitstellung der Daten über MQTT ausreizt. Wenn Sie zum Beispiel 100.000 Tags haben und diese sich schnell ändern, haben Sie vielleicht nicht genug Platz, um einen Client laufen zu lassen, oder ein Client könnte langsam erscheinen. In der Regel sehen wir das hier nicht. Die HMI-Leistung ist unmittelbar/unter einer Sekunde, und die Daten werden auch nach oben gesendet. Sie erhalten sozusagen das Beste aus beiden Welten: Ihre lokale Steuerung und Store and Forward von Daten.

Wir sehen das immer häufiger, vor allem heutzutage, wo die Lieferkette eine Herausforderung darstellt. Wenn eine HMI ausfällt, ist es eigentlich sehr einfach, dies in Ignition einzubauen. Eine lokale HMI kann einige der traditionellen HMIs ersetzen. So erhält man diesen Vorteil und andere Vorteile, sodass es eine große Win-Win-Situation ist.

Wurde es mit einem Pi-basierten Yocto-Build getestet?

Mike: Wir unterstützen Raspbian und wir unterstützen Ubuntu. Bei der Arbeit mit Ignition haben wir festgestellt, dass die meisten Leute mit einem Ubuntu-Build arbeiten, also konzentrieren wir uns hauptsächlich darauf. Yocto sollte funktionieren. Wenn Sie es ausprobieren wollen, haben wir das TryLogic Programm. Dabei können Sie mit dem Vertrieb Kontakt aufnehmen und erhalten ein Mustergerät zugeschickt, mit dem Sie dann experimentieren können. Sprechen Sie einfach mit unseren Kolleginnen und Kollegen darüber.

Travis: Aus der Perspektive von Ignition wird der Yocto-Build gut funktionieren.

Es war schwierig, den Raspberry Pi zu bekommen. Wie schaffen Sie es, ihn auf Lager zu halten?

Mike: Ich verstehe! Es war schwer für mich, den zu bekommen, mit dem ich zu Hause experimentiere. Aber das ist ein Verbrauchergerät. Wir haben ein paar Dinge, die uns hier wirklich helfen. Erstens ist es ein CM4 und das ist ein ganz anderes Gerät. Das sind die für die Industrie entwickelten Geräte, nicht die für Verbraucher. Es ist eine völlig andere Lieferkette.

Zweitens haben wir eine wirklich gute Partnerschaft mit Raspberry Pi. Die Zusammenarbeit mit ihnen ist wirklich fantastisch und sie haben uns sehr unterstützt. Und schließlich ist unser Supply-Chain-Team einfach wunderbar. Bei OnLogic haben wir in der Regel eine sehr gute Verfügbarkeit mit sehr vernünftigen Bearbeitungszeiten im Vergleich zu allen anderen. Das ist etwas, worauf wir stolz sind.

Entdecken Sie die Factor-Serie

Sie möchten mehr über die industriellen Raspberry Pi-Computer der Factor-Serie erfahren? Sie finden sie hier. Und wenn Sie auf der Suche nach Geräten sind, auf denen Ignition Edge vorinstalliert ist, schauen Sie sich den IGN800 und IGN802 an.

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Haben Sie noch Fragen?

Sind wir auf Ihre Frage eingegangen? Wenn es etwas zum industriellen Raspberry Pi gibt, das nicht beantwortet wurde, wenden Sie sich gerne an unser Team oder an Inductive Automation. Wir besprechen Ihr Vorhaben gerne näher mit Ihnen. Letztendlich kommt es darauf an, das Gerät und die Software an Ihre Anwendung und Ihren Verwendungszweck anzupassen. Wir freuen uns, von Ihnen zu hören!

Anmerkung der Redaktion: Inductive Automation hat sein Ignition Onboard-Programm eingestellt. Ignition-Lizenzen müssen nun direkt bei Inductive Automation erworben werden. Obgleich die IGN-Versionen unserer Lösungen nicht mehr erhältlich sind, eignen sich unsere Computer weiterhin hervorragend für die Verwendung mit der Ignition-Software. Entdecken Sie hier unsere Hardware-Empfehlungen.

 

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About the Author: Sarah Lavoie

Sarah Lavoie ist Content Creator bei OnLogic. Wenn sie nicht schreibt, erkundet sie oft die Landschaft von Vermont mit ihrer Kamera, um faszinierende Dinge zu fotografieren.