Internet der Dinge

Damit Entwicklern IoT gelingt: Technikstudie hilft

| Redakteur: Ines Stotz

Cloudbasierte Datenspeicherung, die entsprechende Analyse sowie die Möglichkeit der Ferndiagnose werden im privaten wie auch industriellen Umfeld immer wichtiger, ebenso wie die Kommunikation einzelner Geräte und Anlagen miteinander. Damit Datenaustausch, -verarbeitung und Befehlsübertragung funktionieren, ist eine Anbindung der Geräte an das Internet nach Funktionsprinzipien des Internet of Things nötig.
Cloudbasierte Datenspeicherung, die entsprechende Analyse sowie die Möglichkeit der Ferndiagnose werden im privaten wie auch industriellen Umfeld immer wichtiger, ebenso wie die Kommunikation einzelner Geräte und Anlagen miteinander. Damit Datenaustausch, -verarbeitung und Befehlsübertragung funktionieren, ist eine Anbindung der Geräte an das Internet nach Funktionsprinzipien des Internet of Things nötig. (Bild: GEFITS Gesellschaft für intelligente technische Systeme)

Für Entwickler und Gerätehersteller wird es immer wichtiger, ihre Produkte vernetzbar zu machen. Ein praktischer Leitfaden zeigt, wie sich die dafür verfügbaren Komponenten an das Internet der Dinge anbinden lassen.

Ob Sensor, Messgerät, Informationsdisplay, Warenautomat oder Maschinensteuerung: Für den Entwickler bedeutet dies, eine Internetanbindung nach den Prinzipien des Internet of Things (IoT) zu berücksichtigen. Zusätzlich müssen spezifische Protokolle implementiert sein, wenn das Gerät in einem virtuellen Netzwerk agieren soll, das über eine cloudbasierte IoT-Plattform verwaltet wird. Damit der Anschluss gelingen kann, braucht es die richtigen Ressourcen und Know-how, um die Produkte smart zu machen. Die Unternehmen müssen viel Zeit und Arbeit investieren, um hierzu benötigte, passende Hardwarekomponenten und Protokollstacks zu recherchieren und in ihre Geräte zu integrieren.

Nun liegt mit der IoT-Studie der Gesellschaft für intelligente technische Systeme mbH (GEFITS) ein Leitfaden vor, welcher dem Entwickler die Recherchearbeit abnimmt. Er stellt in Form detaillierter und standardisierter Datenblätter die am Markt erhältlichen Komponenten – aufgeteilt in sieben Produktgruppen vom COM Controller bis zur cloudbasierten Plattform – vor. In einem zusätzlichen Grundlagenteil werden die bei IoT-Anbindungen relevanten Technologien im Überblick dargestellt.

„Darunter ist aber nicht ein einzelner, technischer Standard zu verstehen, sondern vielmehr eine Unmenge an Schnittstellen-, Protokoll- und Cloud-Technologien, aus denen für eine konkrete Lösung die passende Kombination gefunden werden muss. Der Überblick kann dabei schnell verloren gehen“, erläutert Prof. Dr.-Ing. Jörg Böttcher, Herausgeber der Technikstudie. Mit ihrer Hilfe lassen sich jedoch die richtigen Komponenten auswählen und der Entwickler erhält zudem eine Übersicht, wo diese erworben werden können.

Anwendungsunabhängiges IoT-Auswahlwerkzeug

Das von der GEFITS für die Erstellung aus Forschung und Industrie zusammengestellte, unabhängige Autoren-Team hat nun zusammengetragen, welche die IoT-Integration unterstützenden Produkte es am Markt gibt und wie die Netzanbindung zuverlässig realisierbar wird, indem die genauen Spezifikationen und Kompatibilitätsanforderungen für die einzelnen Komponenten dargelegt sind. „Zu diesem wichtigen Thema gibt es bislang nur Markterhebungen ohne technische Details, die aus Herstellersicht wenig Mehrwehrt bieten. Unser Anliegen war es, einen anwendungsunabhängigen Komponentenkatalog zu erstellen, welcher die Entscheidungsprozesse und die Entwicklungsarbeit vereinfachen soll“, erklärt Böttcher die Idee hinter der Technikstudie. Damit soll den Planern eines Entwicklungsprojekts, welches IoT-Fähigkeiten in das eigene Produkt bringt, ein effizientes Auswahlwerkzeug an die Hand gegeben werden.

Übersichtlichkeit durch Produktgruppen und Datenblattstruktur

Herzstück des Leitfadens bildet die Produktsammlung, aufgeteilt in sieben Gruppen:

  • COM-Controller,
  • IoT-COM-Module,
  • System-on-Chip,
  • IoT-Smart-Module,
  • Basisprotokoll-Stacks,
  • IoT-Middleware,
  • cloudbasierte IoT-Plattform.

Umfangreiche Datenblätter informieren je nach Art der Komponente beispielsweise über Gehäuse, Bauform, Funkstandard, Schnittstellen, Stromverbrauch, NET-Interface, Prozessoraufbau sowie weitere Merkmale. Die einzelnen Elemente innerhalb einer Gruppe lassen sich über die wichtigsten, technischen Eigenschaften und Funktionalitäten vergleichen. „Muss ein Gerät beispielsweise ein spezielles IoT-Protokoll wie OPC UA unterstützen und will man es zudem über WLAN anbinden, kann man schnell nachprüfen, welches System-on-Chip am besten geeignet ist, um die notwendigen Voraussetzungen für die Anbindung zu erfüllen“, erläutert Böttcher die praktische Anwendung der Datenblattstruktur.

Zusätzlich werden in einem weiteren Teil des Dokuments die zugrunde liegenden Technologien ausführlich erläutert – also die verschiedenen Kommunikationsschnittstellen, Basisprotokolle und spezielle IoT-Protokolle. Im Zusammenspiel kann der Entwickler die passenden Komponenten für die Anforderungen seines Gerätes finden, unabhängig davon, ob er eine Kamera oder einen Sensor IoT-fähig macht.

Die Studie ist dabei sowohl geeignet für Entwickler, deren Geräte noch keinerlei Netzwerkanbindung haben und daher eine Lösung mit zusätzlichen Chips und Protokollen benötigen, als auch für solche, die bereits netzwerkfähige Geräte mittels spezifischer Protokolle nur noch an cloudbasierte Plattformen anbinden müssen.

Applikationshinweise helfen bei der Wahl der richtigen Modulkombination

Die Studie ist als PDF-Dokument erhältlich. Zudem lassen sich mit Hilfe der integrierten Suchfunktion über Stichworte schnell die gewünschten Seiten aufrufen. Das Abkürzungs- und Sachwortverzeichnis ermöglicht ebenso einen schnellen Zugriff.

Neben diesen allgemeinen strukturellen Hilfen geben die Applikationshinweise am Ende jedes Datenblatts zusätzliche Auskünfte, die es bei der Installation und Nutzung der jeweiligen Komponente zu beachten gilt: „Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch wirklich die zur gewünschten IoT-Umgebung passende Hardware und Software zusammengestellt und mögliche Kompatibilitätsprobleme vorab umgangen werden“, erklärt Böttcher.

So wird beispielsweise darüber informiert, ob sich das ausgewählte Smart-Module auch mit selbstprogrammierter oder nur mit der fest eingebauten Firmware betreiben lässt und inwiefern Updates unterstützt werden oder nicht. Ebenso ist ersichtlich, ob der Lieferant eines IoT-System-on-Chip ein passendes Entwicklungstool mit liefert. „Somit lassen sich für den Entwickler alle technischen Fragen und Anforderungen im Vorfeld bereits klären“, schlussfolgert Böttcher.

Die Studie kann direkt über die GEFITS bezogen werden. Auch das Haus der Technik e.V. Essen – eines der führenden deutschen Weiterbildungsinstitute – bietet sie zum Download über das Themenfeld „Digitalisierung“ an.

Veranstaltungstipp Der IoT-Kongress am 23. und 24. Oktober liefert Strategien und Best Practices in den Bereichen Entwicklung, Business Development und Anwendungen zum Industry of Things, die schnell in die Praxis integriert werden können.
Mehr Informationen: IoT-Kongress
BUCHTIPPDie Digitalisierung verändert die industrielle Fertigung grundlegend. Das Buch „Industrie 4.0 – Potenziale erkennen und umsetzen“ beschreibt mögliche Potentiale und konkrete Umsetzungsmöglichkeiten der Industrie 4.0-Anwendungen und dient dem Leser als praxisbezogener Leitfaden.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal Elektrotechnik erschienen.

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