Internet of Things

IoT - Industrial Internet of Things und Industrie 4.0

Das Internet der Dinge, die Cloud, Big Data - sind scheinbar inhaltsleere Buzzwords aus dem Marketing, zum Teil bewusst so gewählt, weil man sich gar nicht festlegen will, was sie eigentlich bedeuten sollen, zum Teil zu oft irrtümlich angewendet und weiterverbreitet. Für Sie als Unternehmer, als Entscheider oder Verantwortlicher für die Weiterentwicklung Ihres Unternehmens ist nur die Beantwortung dieser Fragen wichtig: Was habe ich vom IoT für einen Nutzen? Wo liegt mein Wettbewerbsvorteil? Wie lässt es sich in meine Wertschöpfungskette integrieren? Was ist sinnvoll für mein Unternehmen? Wann zahlt es sich wieder aus? IPC2U bietet Ihnen IoT-Lösungen für die industrielle Produktion und Kommunikation und füllt die diffuse Begriffswolke mit ganz konkreten und fassbaren Angeboten.

IoT - Gateways als Missing Link zwischen Legacy Hardware und Cloud

Nach Schätzung von Experten werden bis zum Jahr 2020 mindestens 26 Milliarden Sensoren und Geräte mit dem Internet verbunden sein. Die kosteneffiziente und sichere Vernetzung im IoT all dieser Sensoren, Geräte und Endgeräte ist die Herausforderung. IoT Gateways bieten eine Vielzahl kabelgebundener und Wireless-Verbindungen, einschließlich serieller Anschlüsse. Die I/O-Optionen auf dem intelligenten Gerät erleichtern die Anbindung Ihrer industriellen Legacy-Systeme an neue Mesh-Netzwerke. Für Verbindung und Kommunikation biete IoT Gateways drei Optionen: Wi-Fi, WWAN und Ethernet. Die Verarbeitungsleistung der Gateways ist ausreichend hoch, um Middleware zur Aggregation, Konvertierung und Normalisierung von Daten unterschiedlichster Protokolle zu unterstützen – von Modbus über BACnet bis hin zu ZigBee und mehr.

Ein IoT Gateway mit leistungsstarken Intel® Atom™ Dual-Core-Prozessoren verbindet verschiedene kabelgebundene und Wireless-Geräte und -Systeme, aggregiert und analysiert die eingehenden Daten und sendet sie weiter. Das Gateway befindet sich nah an Ihren Geräten und Sensoren und sendet nur relevante Daten zur Cloud oder zum Kontrollzentrum. Dadurch sparen Sie kostspielige Bandbreite.

IoT - Sensorik zur Datenakquisition, Produktionsüberwachung und Informationsgewinnung

Um das Internet der Dinge mit Informationen aus der realen Produktionsumwelt zu versorgen, sind Sensoren von entscheidender Bedeutung. Sie lassen sich nach ihren physikalischen Wirkprinzipien in zwei Hauptkategorien einteilen. Die eine Sensorkategorie erfasst Bedingungen in einem bestimmten Moment; sie messen chemische Konzentrationen, Gasdrücke oder Belastungen. Die andere Gruppe basiert auf Beschleunigungsmessern und Gyroskopen und analysiert Bewegungen.

Bei den Drucksensoren gibt es wiederum mehrere unterschiedliche Typen: kapazitive, piezoelektrische und solche, die die thermische Strömung erfassen. Die kapazitiven Sensoren erkennen die Änderung der Kapazität, wenn sich durch Druckveränderungen der Abstand zwischen einer beweglichen Platte und einem feststehenden Punkt ändert.

Um eine Beschädigung der in Mikrobearbeitungsverfahren gefertigten Elemente durch potenziell korrosive Gase zu verhindern, ist die bewegliche Platte zumeist durch eine dünne, verformbare Membran von der Umgebung isoliert.

Die piezoelektrischen Sensoren funktionieren ähnlich wie die kapazitiven: Auch hier wird die Verbiegung einer beweglichen Strebe oder Platte zur Messung des Drucks verwendet. Hier registriert jedoch die piezoelektrische Beschichtung auf der Strebe die durch eine Druckänderung verursachte Kraft als eine Spannungsänderung. Eine Variante der piezoelektronischen Sensoren sind die Brückensensoren. Bei ihnen kommen Dehnungsmesser zum Einsatz, die in einer Wheatstone-Brückenkonfiguration auf einer dünnen Siliziummembran befestigt sind, um die durch Druckänderung verursachten Bewegungen zu registrieren. Diese Brückensensoren werden hauptsächlich dort verwendet, wo ein hohes Risiko von Überdrucksituationen besteht, denn sie sind hochgradig widerstandsfähig und eignen sich daher besonders für die industrielle Prozesssteuerung.

Industrien auf der ganzen Welt haben das Konzept Industrial IoT oder IIoT umgesetzt, um die Effizient ihrer Geschäftsprozesse zu verbessern und die Verschmelzung von Automation und IT zu erreichen. Das IIoT ist heute Business-Realität in der die Kommunikations- und Integrationsfähigkeit der im Prozess integrierten Geräte für die Fabrikautomatisierung, Energieoptimierung, intelligente Netze und intelligente Transportsysteme genutzt werden. Doch die Auswahl des richtigen Protokolls kann oft schwierig sein, irrtümlich oder unbedacht geschaffene Grenzen beschränken die nahtlose Kommunikation, den Datenzugriff und hindern letztlich das Unternehmen das volle Potenzial von IoT auszuschöpfen.

Das richtige Protokoll für die richtige Anwendung

Betrachten wir einen klassischen Fall: eine Produktionseinheit, die das IoT nutzt, um seine Fertigungsprozesse durchzuführen; intelligente Sensoren sammeln kontinuierlich kritische Echtzeitdaten, um genaue Einblicke in den Prozess zu gewinnen und die Effizienz der Geräte zu verbessern. Stellen Sie sich jetzt vor, diese Geräte arbeiten unter Verwendung miteinander inkompatibler Protokolle. Der erste Schritt ist immer die Auswahl eines geeigneten Protokolls, das Integrieren der verschiedenen vorhandenen Protokolle und das effektive Handhaben einer hetrogenen Umgebung.

Da IoT-Anwendungen Unternehmen dadurch Wertschöpfung bieten, dass sie den Geschäftsentscheidungsprozess durch Ereignisauslösung, Berichterstellung und Dashboard-Erstellung verbessern, kann jede Stufe in einer IoT-Anwendung durchaus unterschiedliche Protokolle nutzen.
IoT-Gerätehersteller und Softwareentwickler stehen oft vor einer breiten Palette von Protokolloptionen bei der Erstellung von IoT-Anwendungen. Diese Anwendungen müssen in der Lage sein, Informationen von einer großen Anzahl von Geräten zu sammeln und mit anderen Geräten im Netzwerk zu kommunizieren, um intelligente Operationen durchzuführen. Für eine effiziente Kommunikation erforderlich ist die richtige Wahl der Protokolle, die es dem Unternehmen ermöglichen, seine Vorstellungen vom IoT umzusetzen. Jedes Protokoll hat einzigartige Eigenschaften, Vorteile und Nachteile.

Während mehrere Kommunikationstechnologien wie Ethernet, Wi-Fi und IP bekannt sind, gibt es eine Vielzahl von neuen Netzwerkoptionen, die implementiert werden. Abhängig von der Anwendung und Faktoren wie Datenanforderungen, Sicherheitsvoraussetzungen und Leistungsanforderungen müssen Sie die richtigen Protokolle auswählen.

•     Aufgabenstellung IoT-Infrastruktur: Sie können aus einer Vielzahl von Protokollen wie IPv6 und RPL wählen
•     Automatisierten Geräteerkennung: Web und mDNS
•     Schnelle Identifikation von Geräten im Netzwerk: Wählen Sie aus EPC oder uCode.
•     M2M Kommunikation: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee und viele von andere
•     Messaging: CoAP
•     effiziente Datenübertragung: wählen Sie unter ModBus, Ethernet, AMQP
•     effiziente Geräteverwaltung: TR-069 oder OMA
  

IoT-Gateways für die Integration älterer Protokolle

Da eine Vielzahl unterschiedlicher Protokolle eingesetzt wird, um die verschiedenen Anforderungen im Unternehmen zu erfüllen, besteht natürlich ein hoher Bedarf, zwischen ihnen eine nahtlose Kommunikation zu gewährleisten. Es ist entscheidend für die Unternehmen, die richtigen Übertragungs- und Kommunikationsmedien zu nutzen, um ein optimales und zuverlässiges IoT-System aufzubauen. Durch die Bereitstellung eines Protokoll-Gateways können Sie auf allen Ebenen eine effektive und effiziente Datenerfassung aktivieren, auch wenn die Protokolle im Netzwerk unterschiedlich sind. Beispielsweise kann ein Protokoll-Gateway ein Feld-Layer-Protokoll (das in Modbus verwendet wird) in ein Steuer-Layer-Protokoll (Ethernet) umwandeln.

Die Anforderungen für das IIoT sind weitaus komplexer als im Consumer-IoT. Da Industrieanlagen in der Regel aus älteren Geräten bestehen, die mit älteren Protokollen arbeiten, benötigen sie die Fähigkeit, mit einem breiten Spektrum anderer angeschlossener Geräte im Netzwerk zu kommunizieren: von Sensoren und 3D-Druckern über Automatisierungsgeräte und Roboter. Das Know-How Protokollprobleme zu überwinden kann Ihnen helfen, ein effizienteres und profitableres Fertigungsökosystem aufzubauen. Ethernet-basierte Protokolle finden in der IoT-Welt heute eine große Anwendung, da die meisten von ihnen offene Protokolle (wie Modbus, TCP, Ethernet oder ONVIF) sind. So wählen Sie die entsprechenden Protokolle und machen Device Discovery, Kommunikation und Sicherheit zwischen Ihren intelligenten Geräten nahtlos, schnell und effektiv.

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