Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Raspberry Pi – industrietauglich gestaltet: Industrielle Kommunikation mit Net-Hat und Net-Pi
Der Raspberry Pi beeinflusst nicht nur die Ausbildung nachhaltig, sondern führte darüber hinaus bei der Entwicklung von Erzeugnissen zu einschneidenden Veränderungen. Dabei sind eine Fülle neuer Ideen entstanden und zukunfts weisende Konzepte entwickelt worden, welche das industrielle Internet der Dinge (IIoT) auf Jahre hinaus prägen werden.
Auf dem Net-Pi ist statt des üblicherweise eingesetzten Raspbian, ein speziell zusammengestelltes Linuxsystem (Yocto-Basis) installiert. Die Zusammenstellung wird als „gehärtetes“ (hardened) System bezeichnet, da nur die Komponenten enthalten sind, die für die Realisierung der vorgesehenen Funktionen unbedingt benötigt werden. Damit werden wichtige Einfallstore für Schadsoftware (Viren, Würmer usw.) gar nicht erst geöffnet. Darüber hinaus verfügt das installierte Betriebssystem über weitere Sicherheitsmerkmale.
Virtualisierung mittels Docker
Beim Stichwort Virtualisierung denkt man zunächst an große leistungsfähige Rechner, die sich mittels der Virtualisierungs-Technologie in mehrere „kleine und scheinbar eigenständige“ Maschinen aufteilen lassen. Im Zusammenhang mit dem Raspberry Pi ist dieser Gedanke wenig naheliegend, aber durchaus möglich.
Mit der als Docker bekannten Virtualisierungstechnik können auf einem Raspberry Pi mehrere virtuelle Maschinen (hier auch als Container bezeichnet) eingerichtet und betrieben werden. Innerhalb dieser scheinbar eigenständigen Maschinen lassen sich dann unterschiedliche auf dem Raspberry Pi laufende Anwendungsumgebungen installieren.
Konsequenzen
Die verwendete Technologie ermöglicht es, komplette Anwendungen auf einer aus Raspberry Pi und Net-Hat-Modul bestehenden Konfiguration zu entwickeln und zu erproben. Anschließend kann man mit dieser Anwendung (Betriebssystem und alle Programme) komplett in einem Docker-Container auf ein Net-Pi-Gerät umziehen.
Was etwas simpel klingt, ist aber ein komplexer Vorgang. Dazu werden entsprechende Linux-Kenntnisse gefordert. Die praktizierte Vorgehensweise bietet aber geradezu geniale Möglichkeiten. Von Vorteil ist dieses Verfahren beispielsweise aus der Sicht der Gewährleistung von Sicherheit. Bei dieser Herangehensweise können Sicherheitsaspekte weitgehend aus der einzelnen Anwendung herausgehalten und auf der Betriebssystem- bzw. Virtualisierungs-Ebene des Systems gelöst werden.
MQTT, OPC und Node-Red
Zur Datengewinnung und Verteilung können auf bekannte Lösungen wie etwa MQTT Broker/Client oder OPC UA zurückgegriffen werden. Für die Verknüpfung der gewonnenen Daten, deren Aufbereitung und der Cloud-Anbindung wird das graphische Programmiertool Node-Red genutzt. Die Verknüpfungen lassen sich hier mittels grafischer Elemente per Drag&Drop erstellen. Das sieht zwar simpel aus, setzt aber ein gründliches Verständnis der Zusammenhänge voraus.
Fazit
Die vorgestellten Module sind eine tolle Idee und ein zeitgemäßes Angebot. Produkte wie Net-Hat und Net-Pi verdeutlichen den Einfluss, den der Raspberry Pi auf die aktuelle Entwicklung in der Automatisierungstechnik hat. Auch wenn das Net-Pi-Konzept zunächst eher auf die Industrieautomatisierung ausgerichtet scheint, werden derartige Lösungen in der Gebäudeautomation demnächst zum Standard gehören. Net-Hat und Net-Pi veranschaulichen aber auch die ständig steigende Bedeutung von IT-Kenntnissen (Linux, Netzwerktechnik, Programmierung usw.) für die Elektrobranche.