Frühere Modelle wie der Raspberry Pi 2B oder Zero haben durch ihre Architektur Einschränkungen, da Audio-, Video-, Speicher- und Netzwerkzugänge auf dem gleichen Datenbus kombiniert wurden. Dieses Design ist für Industrieanwendungen nicht optimal, da es den Datendurchsatz verlangsamt. Mit dem Raspberry Pi 5 wurde dieses Problem durch einen separaten PCI-Bus behoben, der auch SSDs und Festplatten ansteuern kann. Das Beaglebone Black hingegen trennt Datenbusse seit der Version C und bietet eine Architektur, die sich in Bezug auf Leistung und Anschlussmöglichkeiten mit dem Raspberry Pi 4 messen kann.
Der Odroid M2 wurde ursprünglich für Gaming-Anwendungen entwickelt und betont Entertainment-Funktionen. Dennoch kann er sich für spezialisierte Projekte wie Human-Machine-Interfaces oder KI-basierte Multimedia-Systeme eignen.
Netzwerktechnik und Sicherheitskonzepte
„Für Projekte mit Netzwerkbedarf muss sorgfältig auf die Ausstattung der Boards geachtet werden“, rät Sven Pannewitz. „Einige Modelle werden ohne Netzwerkschnittstellen geliefert, während andere umfassende Konnektivitätsoptionen, einschließlich Bluetooth, bieten.“ Aktuell bietet nur der Raspberry Pi 5 echte Gigabit-Geschwindigkeit für Datentransfers. Andere Boards mit Gigabit-Ethernet sind häufig nur für begrenzte Konnektivitätsaufgaben geeignet. Zwar können sie als Gigabit-Switch angeschlossen werden, sind dann jedoch aufgrund ihrer internen Architektur nicht in der Lage, den gewünschten Datendurchsatz zu erreichen.
Beim Einsatz von Entwicklerboards in industriellen Netzwerken empfiehlt sich die Einrichtung eines separaten Netzwerks, das durch eine Demilitarisierte Zone (DMZ) vom Hauptnetzwerk getrennt ist. Eine DMZ besteht aus zwei Firewalls, die den Datenverkehr zwischen den Netzwerken regulieren und eine sichere Trennung gewährleisten. Firewall-Regeln bestimmen, welche Verbindungen erlaubt sind, und schützen so die Produktionsumgebung vor unautorisiertem Zugriff. In der Intralogistik ist die Maximierung der Lagerkapazität entscheidend. Kompakte Sensoren spielen dabei eine Schlüsselrolle: Höchste Leistung in kompakter Bauform schafft mehr Platz für die Ware, denn die Technik macht sich klein. ‣ weiterlesen
Intralogistik: Neue Baumer ToF-Sensoren machen sich klein
Ein Beispiel aus der Praxis
In einem Automobilwerk wird eine Hochzeitsanlage betrieben – eine zentrale Fertigungsstation, in der Fahrzeug-Chassis, Räder und Karosserie miteinander verbunden werden. Dieser Prozess erfolgt mittels Schrauben, die mit automatisierten Drehmomentschraubern eingedreht werden. Sie sind mit Sensoren und Wifi-Modulen ausgestattet, um die Daten des Verschraubungsprozesses zusammen mit der Fahrgestellnummer drahtlos an ein Gateway zu übertragen. Das konvertiert die empfangenen Daten in ein einheitliches Format und speichert sie anschließend in eine SQL-Datenbank. Ein zentraler Bestandteil des Systems ist das Gateway, das die unterschiedlichen Datenformate der 40 Drehmomentschrauber verschiedener Hersteller standardisiert. Das Problem: Die jährlichen Wartungs- und Lizenzkosten belaufen sich auf rund 250.000 Euro.
Vor diesem Hintergrund entschied sich das Projektteam, nach einer kostengünstigeren Alternative zu suchen. Nach eingehender Prüfung fiel die Wahl auf vier industrielle Raspberry Pis. Daraus wurde ein System konzipiert, um die Arbeit des Gateways zu übernehmen. Zwei der Raspberry Pis sind produktiv im Einsatz, während die anderen beiden als Hot-Standby-Systeme bereitstehen. Die Hardware wurde in zwei klimatisierten Industrie-Schaltschränken installiert, die Stromversorgung erfolgt über acht Hot-Plug-Netzteile, jeweils zwei pro Raspberry Pi.
Die Programmierung und Installation der Hardware wurden von der lokalen IT-Abteilung übernommen. Auch die Wartung der Anlage wurde durch das lokale Personal durchgeführt. So konnte das Unternehmen sowohl bei der Inbetriebnahme als auch im laufenden Betrieb Kosten sparen. Das System funktionierte insgesamt dreieinhalb Jahre problemlos im Drei-Schicht-Betrieb. Digitale Souveränität in der Automation: Fraunhofer IOSB-INA entwickelt einen KI-Assistenten für die SPS-Programmierung. ‣ weiterlesen
Automatisierung neu gedacht
Eine danach durchgeführte Kosten-Nutzen-Analyse zeigte dass die hohen Betriebskosten des alten Systems durch den Wechsel zu Raspberry Pi deutlich reduziert wurden. Gut sichtbar wurde auch, dass Investitionskosten in Hardware und Personal innerhalb weniger Wochen amortisiert wurden.
Es können beide profitieren
Das Anwendungsbeispiel verdeutlicht das signifikante Einsparpotenzial, das durch den Einsatz von Entwicklerboards in der Smart Factory erschlossen werden kann. Daher ist zu erwarten, dass in Zukunft immer mehr IT-Leiter von komplexen und unternehmenskritischen Anwendungen auf Entwicklerboards setzen werden. Dennoch müssen die Hersteller weiterhin eine Supportstruktur entwickeln, die den spezifischen Anforderungen von Industriekunden gerecht wird. Während Foren und Communitys wertvolle Inspiration und Hilfe bieten, können sie im Ernstfall aufgrund ihrer begrenzten Reaktionszeit und Verfügbarkeit nicht den erforderlichen Support bieten. Industriekunden sind jedoch durchaus bereit, für zuverlässigen Support zu investieren, was eine Chance für die Hersteller darstellt, ihr Geschäft durch professionellen Support-Service auszubauen. Zusätzlich müssen die Hersteller ihre Hardware so anpassen, dass sie den Industrienormen für Aufbau und Montage entspricht.
