IIoT Edge Devices prototypen: Ein praktischer Leitfaden

Industrial Internet of Things (IIoT) erschließt beispiellose Transparenz in Fertigungsprozesse, treibt smartere Entscheidungsfindung und höhere Effizienz. Enterprise-Grade IIoT Lösungen verlassen sich auf Multi-Layered Architekturen, die Daten von diversen Sensoren sicher sammeln, zur Cloud übertragen und analysieren, um actionable Insights zu surfacen. In Industrial Internet Application Development tauchen die Autoren tief in IIoT Architektur ein und skizzieren Strategien, um diese anspruchsvollen Anforderungen zu treffen.

Auszug aus Kapitel 3 des Buches, dieser Abschnitt erklärt, wie Entwickler Prototyp-Devices bauen können, die Daten sammeln und an Higher-Level Applications kommunizieren. Der Content ist in folgende Installments geteilt:

• Prototyping Devices

• Implementing HTTP Connectivity

• Using WebSockets

• Using Modbus

• Using OPC UA Protocols

Adaptiert aus Industrial Internet Application Development, von Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

Kapitel 3. IIoT Edge Development
By Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Dieses Kapitel führt Beginner durch End-to-End Prototyping: Auswahl der richtigen Hardware, Assembly vierer Sample Devices, Deployment Basis IoT Applications und Nutzung von Predix Services zum Speichern, Analysieren und Mergen von Sensordaten.

In diesem Kapitel lernen Sie über folgende Themen:

• Hardware für Prototyping wählen

• Das Open Systems Interconnection Model und seine Layer

• Application-Layer Protokolle – HTTP und WebSocket

• Industrial M2M Protokolle – Modbus und OPC UA

• Ein Device für einen Prototyp assemblieren

• Eine SD Card für einen Prototyp vorbereiten

• Einfache IoT Apps bauen und laufen mit HTTP, WebSocket, Modbus und OPC UA Protokollen

• Data Management Services in Predix

Hardware für Prototypen

Dieser Abschnittレビュed die breite Palette an Hardware-Optionen für Prototyping und bietet Guidance zur Auswahl des passenden Boards und Kommunikationsprotokolls, um nahtlose Integration unter Komponenten zu gewährleisten.

Vielfalt und Kosten

Open-Source Boards wie Arduino, Raspberry Pi, Orange Pi, LinkIt, BeagleBone und Tessel sind alle erschwinglich. Beispielsweise kann ein Orange Pi für nur 33 $ gekauft werden, während ein Starter Kit, das Sensoren, ein kleines Display, LEDs, Kabel und ein Breadboard beinhaltet, typischerweise ca. 70 $ kostet. Individuelle Sensoren starten bei 1 $.

Modifikationen

Die populärsten Boards – Arduino und Raspberry Pi – haben eine Range von Varianten. Wenn Sie Wi-Fi, Bluetooth, USB, HDMI oder höhere Processing Power benötigen, vergleichen Sie die verfügbaren Optionen, um ein Board zu finden, das Ihre exakten Spezifikationen trifft.

Optionen vergleichen

Alle Boards sind kompakt – grob 8 cm breit, 5 cm hoch und 2 cm dick (ohne Case). Mächtigere Hardware wie der Intel NUC misst 35 × 25 × 4 cm. Konnektivität ist ein Schlüssel-Differenzierer; viele Boards fehlen Built-in Wi-Fi oder Bluetooth, und Features wie GSM, GPS, Kameras oder FM Module erfordern meist separate Module.

Ein weiterer kritischer Faktor ist die Anzahl der Sensor Connectoren. Assessieren Sie die benötigten Sensoren und verifizieren Sie Kompatibilität mit dem gewählten Board. Zusätzliche Expansion Boards können den Pin Count erweitern, falls erforderlich.

Unterstützte Sensoren

Board Connectoren unterstützen möglicherweise nur Analog oder nur Digital Sensoren. Digitale Sensoren emittieren diskrete Signale – z.B. der DHT11 Temperatursensor gibt ein Integer zwischen 0 °C und 50 °C aus. Analog Sensoren produzieren kontinuierliche Signale, erlaubend Werte wie 11,9 °C mit dem TMP36 Sensor, der von –50 °C bis 125 °C misst. Konvertierung zwischen Signalarten ist möglich, fügt aber Komplexität und Extra Komponenten hinzu.