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Bild 2 I2C-Schnittstelle wird direkt auf die GPIO-Pins aufgesteckt (Bild: Möbus/EP)
Sicherheitstechnik | Inf.- und Kommunikationstechnik

Steuerungstechnik

Raspberry-Pi als SPS mit I2C-Erweiterungen

18.04.2018

Das Internet der Dinge ist in aller Munde. Ein großer Ideengeber ist in diesem Zusammenhang der Raspberry-Pi – ein Einplatinencomputer im Taschenformat. Unser Autor Dr. Horst Möbus hat sich eine Erweiterungskarte für den Raspberry näher angeschaut. Im aktuellen ep 04/2018 finden Sie außerdem einen ausführlichen Beitrag zum Rasperry-Pi.

Der Minirechner Raspberry-Pi erfreut sich seit seinem Erscheinen eines stetig steigenden Interesses. Neben der nahezu universellen Anwendbarkeit dieser Geräte im Bereich IT, Audio und Video ist der Raspberry-Pi auch für Aufgaben der Heimautomatisierung und als SPS zur Realisierung von semiprofessionellen Projekten geeignet. Besonders interessante Einsatzmöglichkeiten gibt es aber vor allem im Bereich der Ausbildung.

Vielseitig nutzbar durch GPIO

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten des Raspberry-Pi resultieren nicht zuletzt aus der Fülle der verfügbaren Schnittstellen. Neben den hardwareseitig herausgeführten Schnittstellen wie Ethernet, USB, HDMI, CSI usw. sind es vor allem die GPIO-Pins mit deren Hilfe diverse weitere Schnittstellen generiert werden können. Dazu gehört auch der von der Firma Philips entwickelte I2C-Bus. Das ursprünglich für den Einsatz in der Konsumerelektronik entwickelte Bussystem hat inzwischen auch in anderen Bereichen Anwendung gefunden. Die im fränkischen Bayreuth beheimatete Firma Horter & Kalb [1] versteht sich selbst als I2C-Spezialist. Zum Angebot des Unternehmens gehören vor allem Bausätze von Erweiterungsmodulen für die Steuerungstechnik, die über den I2C-Bus angeschlossen werden. Auf der Basis der dabei gesammelten Erfahrungen ist eine interessante Lösung zur Nutzung des Raspberry-Pi als SPS speziell für Ausbildungszwecke entstanden (Bild 1).

Modulares Konzept

Für den Einsatz des Raspberry-Pi im Rahmen der SPS-Ausbildung steht eine Komplettlösung [2] bestehend aus einem I2C-Interface, Ein- und Ausgabekarten sowie den Simulationsmodulen zur Verfügung. Dabei wird das gewählte modulare Konzept konsequent umgesetzt.

I2C-Interface. Die I2C-Schnittstelle wird direkt auf die GPIO-Ports des Raspberry-Pi (Bild 2) aufgesteckt und dient der Umsetzung der 3,3-V-GPIO-Signale des Raspberry-Pi auf 5 V. Die Spannungsversorgung des Moduls erfolgt über den neu geschaffenen I2C-Bus.

Fazit

Die von Horter & Kalb angebotenen I2C-Erweiterungskarten sind vor allem für Ausbildungseinrichtungen ein interessantes Angebot. Das praktizierte modulare Konzept entspricht weitestgehend einer in der Steuerungstechnik üblichen Vorgehensweise. Die Nutzung einer auf dieser Basis realisierten Testumgebung ermöglicht den Einsatz unterschiedlicher Entwicklungsumgebungen und kann gleichzeitig dazu genutzt werden detaillierte Kenntnisse zur Gerätetechnik zu vermitteln.

Literatur:
[1] I2C-Module für die Steuerungstechnik. Produktübersicht auf www.horter.de.
[2] Raspberry-Pi und I2C-Erweiterungsmodule. Informationen auf www.raspberry-sps.de.
Autor: Dr. Horst Möbus Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen. Bild 1 - rechts: Testanordnung – Raspberry-Pi mit I2C-Baugruppen (Bild: Möbus/EP)