In Industrie-4.0-Umgebungen spielt die Erfassung der Laufzeitdaten und des aktuellen Zustands von Produktionsmitteln eine zentrale Rolle. Dabei ist die sichere, zuverlässige und vollständige Übertragung dieser Daten an ein zentrales Daten-Management-System von Bedeutung. Daher müssen die Daten beim Transfer in die Cloud jederzeit vor Manipulation und unerlaubtem Zugriff geschützt werden.

„Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine Lösung gefragt, die zwei natürlicherweise nicht unbedingt zusammenhängende Bereiche abdeckt,“ erklärt Ralf Glaser, Entwicklungsleiter bei IoTmaxx. Einerseits muss eine zuverlässige Datenverbindung aufgebaut und aufrechterhalten werden, zum Beispiel über das 4G-LTE-Mobilfunknetz, andererseits müssen Daten an der Maschine erfasst und ausgewertet werden. „Das erfordert zum einen eine besondere Expertise sowie die notwendige Ausstattung im Bereich Netzwerktechnik und Mobilfunk, zum anderen ein tiefes Verständnis der Maschine und des Produktionsablaufes, um eine sichere und effiziente Produktion zu gewährleisten.“

Daten direkt in die Cloud übertragen

Der Ansatz alle verfügbaren Maschinendaten mit einem Router oder Terminal direkt in die Cloud zu übertragen und diese anschließend zentral zu verarbeiten ist nicht immer ohne Einschränkungen möglich. „Denn dafür ist zum einen eine erhebliche, oft nicht verfügbare beziehungsweise teure Bandbreite für die Datenverbindung erforderlich. Zum anderen ist mit einer Cloud-Lösung keine direkte Reaktion auf Ereignisse möglich“, so Ralf Glaser. „Kommt es zu einer Unterbrechung der Internetverbindung, ist ein solches System gar nicht mehr einsatzfähig – daher ist in vielen Anwendungsfällen eine Edge-Computing-Lösung von Vorteil, womit eine Verarbeitung der erfassten Daten direkt an der Maschine erfolgen kann.“ Klassische Edge-Computer bieten jedoch keine freie Mobilfunkkommunikation und sind in einigen Fällen auch überdimensioniert.

Beide Optionen in einem Gerät

Die frei programmierbaren Linux-Gateways von IoTmaxx vereinen beide Ansätze in einem Gerät. Sie stellen die benötigte Konnektivität Out-of-the-box bereit und bieten dem Anwender zudem die Möglichkeit, eigene Applikationen nativ oder in der integrierten Docker-Umgebung umzusetzen. „Das erlaubt es zum Beispiel dem Fachpersonal aus der Produktionstechnik, die eigene Spezialsoftware auf unseren Gateways auszuführen, ohne sich noch zusätzlich um die benötigte Netzwerktechnik kümmern zu müssen“, erläutert Ralf Glaser.
Die Gateways sind mit vielfältigen Schnittstellen ausgestattet und bieten damit eine ideale Plattform für die Umsetzung von Aufgaben zum Beispiel in den Bereichen Condition Monitoring und Predictive Maintenance. „Unsere Gateways decken ein breites Anwendungsspektrum ab, von der einfachen Temperaturüberwachung bis hin zu komplexen KI-basierten Analysen als Basis für Machine Learning oder die M2M-Kommunikation,“ so Ralf Glaser weiter. „Der Kunde bestimmt den Weg und bekommt mit unseren Gateways eine flexible Lösung an die Hand – die er einerseits für die zuverlässige Datenübertragung in die Cloud und andererseits für Edge-Computing und somit für die Datenverarbeitung vor Ort nutzen kann.“

Industrial IoT-Gateways für den Mittelstand

Die wartungsfreien Gateways von IoTmaxx werden in Deutschland entwickelt und hergestellt. Sie bieten eine robuste, leistungsfähige und platzsparende IIoT-Lösung und ermöglichen die einfache und sichere Anbindung unterschiedlicher Systeme. Das Mobilfunk-Gateway maxx GW4101 von IoTmaxx belegt 5 cm auf der Hutschiene und ist mit folgenden Schnittstellen ausgestattet:

• 4 x 4-20 mA,
• 1-wire Schnittstelle,
• 4 x RTD (Pt100/PT1000),
• 16 digitale Eingänge,
• 6 digitale Ausgänge.

So lassen sich verschiedene Sensordaten wie zum Beispiel Temperaturen, Feuchtigkeit, Vibrationen, Schaltzustände und vieles mehr von der jeweiligen Anlage abfragen und weiterverarbeiten.

Sicherheit an erster Stelle

Mit ihrer Schnittstellen- und Protokollvielfalt bieten die Geräte sowohl für drahtgebundene als auch drahtlose Industrie-4.0-Anwendungen alle erforderlichen Optionen. Durch ihre Always-Online-Funktion führen die Mobilfunk-Gateways auch im Falle einer Unterbrechung immer wieder einen selbstständigen Verbindungsaufbau aus. Sie können für die redundante Nutzung von Netzwerken mit zwei SIM-Karten ausgestattet werden.

Eine sichere Datenübertragung sowie ein hoher Manipulationsschutz werden durch verschiedene VPN-Technologien, eine integrierte Firewall und den optionalen Security-Chip gewährleistet. Neben IPsec und OpenVPN besteht auch die Möglichkeit, WireGuard als VPN-Protokoll zu nutzen. Diese schnelle und sichere Tunneltechnologie wird direkt vom Linux-Kernel unterstützt und ist besonders performant.

Individuelle Gateway-Applikationen können entweder durch den OEM-Kunden selbst oder als Service-Leistung von IoTmaxx entwickelt werden. „Kundenzufriedenheit steht bei uns an erster Stelle“, so Ralf Glaser abschließend. „Wir begleiten die Projekte unserer Kunden von Anfang an und sorgen für den einfachen Einstieg in das Industrial IoT. Damit ebnen wir den Weg für intelligente und kostengünstige Edge-Computing-Lösungen am Puls der Zeit.“

Autor
Christian Lelonek, Geschäftsführer