Vom Raspberry Pi zur Industriemaschine

Warum aus einem Prototyp noch lange kein Serienprodukt wird

Wer heute Embedded-Software entwickelt, beginnt häufig mit einem Raspberry Pi oder einem anderen Development-Kit. Das ist sehr sinnvoll. Die Hardware ist günstig, schnell verfügbar und bietet eine große Entwicklergemeinschaft. Innerhalb weniger Tage lassen sich erste Prototypen realisieren und neue Ideen testen. Doch spätestens wenn aus dem Prototyp ein Serienprodukt werden soll, beginnt die eigentliche Herausforderung.

Der Sprung in die Industrie

Genau vor dieser Aufgabe stand einer unserer Kunden aus dem Bergbau. Für eine große Bohrmaschine sollte ein leistungsfähiger CAN-Datenlogger entwickelt werden. Ziel war es, Betriebsdaten kontinuierlich zu erfassen, auszuwerten und langfristig zu speichern. Die Maschine verfügte bereits über zahlreiche Steuerungen und Bussysteme. Besonders der CAN-Bus lieferte wertvolle Informationen über den Zustand der Anlage. Die eigentliche Software war bereits vorhanden. Sie lief zuverlässig auf verschiedenen Entwicklungsplattformen. Nun stellte sich die entscheidende Frage:

Auf welcher Hardware lässt sich diese Software dauerhaft und zuverlässig in einer Bergbaumaschine betreiben?

Warum ein Development Kit dafür nicht ausreicht

Development Boards wie Raspberry Pi oder ähnliche Plattformen sind hervorragende Werkzeuge für Forschung, Ausbildung und Prototypenentwicklung. Im industriellen Dauereinsatz gelten jedoch andere Anforderungen.

Ein Industrie-PC muss unter anderem:

• dauerhaft im 24/7-Betrieb arbeiten,
• Vibrationen und Erschütterungen standhalten,
• große Temperaturbereiche abdecken,
• über sichere Spannungsversorgungen verfügen,
• industrielle Schnittstellen bereitstellen,
• langfristig verfügbar sein.

Hinzu kommen Themen wie Wartbarkeit, Dokumentation und eine stabile Hardwareplattform über viele Jahre.

Die Lösung: Der pironex Industrie-PC PIA

Für dieses Projekt entschieden wir uns für unseren Linux-basierten Industrie-PC. Dieser Industrie-PC bietet genau die Eigenschaften, die für industrielle Datenerfassung notwendig sind. Die bereits entwickelte Linux-Anwendung konnte nahezu unverändert übernommen werden. Anstatt die Software neu zu schreiben, wurde sie lediglich auf die industrielle Hardware portiert. Das verkürzte die Entwicklungszeit erheblich.

Leistungsfähige Datenerfassung direkt in der Maschine

Der Industrie-PC übernimmt die komplette Datenerfassung innerhalb der Bergbaumaschine. Über den CAN-Bus werden kontinuierlich Betriebsdaten eingelesen. Je nach Anwendung können unter anderem folgende Informationen verarbeitet werden:

• Betriebszustände
• Drehzahlen
• Temperaturen
• Druckwerte
• Energieverbräuche
• Fehlermeldungen
• Laufzeiten

Die Daten werden lokal verarbeitet und auf dem integrierten Massenspeicher abgelegt. Dadurch bleibt das System auch dann vollständig funktionsfähig, wenn keine Netzwerkverbindung besteht.

Edge Computing statt ungefilterter Datenflut

Nicht jede Information muss sofort übertragen werden. Bereits im Industrie-PC können Daten gefiltert, verdichtet und analysiert werden. Nur relevante Informationen werden anschließend an übergeordnete Systeme oder Cloud-Plattformen weitergegeben. Dieses Prinzip des Edge Computings reduziert Datenmengen und erhöht gleichzeitig die Ausfallsicherheit.

Vom Industrie-PC zum IoT-Gateway

Viele Projekte beginnen mit einer lokalen Datenerfassung. Im nächsten Schritt sollen Maschinen zusätzlich vernetzt werden. Hier ergänzt sich der PIA Industrie-PC ideal mit unserem neuen pironex PI-Smart Gateway 3.
Während der Industrie-PC umfangreiche lokale Anwendungen und große Datenmengen verarbeitet, übernimmt das Gateway - als kleine Lösung auf der Hutschiene – die sichere Kommunikation mit Cloud-Systemen über Mobilfunk oder WLAN. Gemeinsam entsteht eine durchgängige IIoT-Architektur – von der Maschine bis zur Cloud.

Warum Linux?

Viele Unternehmen entwickeln ihre Anwendungssoftware direkt unter Linux. Die Gründe liegen auf der Hand:

• stabile Laufzeitumgebung
• große Auswahl an Open-Source-Bibliotheken
• Docker-Unterstützung
• einfache Fernwartung
• langfristige Wartbarkeit

Der PIA bietet dafür eine sofort einsatzbereite industrielle Plattform.

Fazit

Der schwierigste Schritt eines Embedded-Projekts ist häufig nicht die Softwareentwicklung. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, aus einem erfolgreichen Prototyp eine robuste und langfristig verfügbare Industrielösung zu machen.

Mit dem pironex Industrie-PC erhalten Entwickler genau diese Plattform. Anwendungen, die auf Linux-basierten Development Kits entstanden sind, lassen sich mit überschaubarem Aufwand auf eine industrielle Hardware übertragen und anschließend zuverlässig in Maschinen, Fahrzeugen oder Industrieanlagen betreiben.