IoT Gateways / M2M Gateways: Industrielle Daten vernetzen

So funktioniert ein industrielles IoT-Gateway

Ein industrielles IoT-Gateway nimmt Daten von Schnittstellen, Feldbussen und Sensoren auf und leitet diese über ein lokales Netzwerk oder über das Internet weiter. Mit diesen Daten lassen sich Prozesse optimieren, Fehler finden, Standorte vernetzen, usw... Die Daten kommen von Maschinen und Anlagen über digitale Schnittstellen wie die RS232 Schnittstelle, einem CAN- oder RS485-Bus, oder über analoge Schnittstellen wie 4..20mA Stromschleife und 0..10V Spannungssignal. Diese Daten werden dann vom IoT Gateway wenn nötig digitalisiert und so aufbereitet, dass sie über ein Netzwerk transportiert werden. Bei einer analogen Schnittstellen werden die Messwerte digitalisiert, bei einer digitalen Schnittstelle oder Feldbus wird der 'Overhead' gefiltert. Die Daten werden mit 'Meta-Daten' angereichert - meistens ist dies ein Datums- und Zeitstempel, je nach Produkt auch ein Ortsstempel (GPS, GNSS) und bei mehreren Schnittstellen eine Angabe von welcher der Schnittstellen die Daten gekommen sind.
Ein entscheidendes Merkmal ist, dass es zu keinen langen Verzögerungszeiten kommt - also die Datenaufbereitung und Weiterleitung über das Netzwerk in Echtzeit passiert. Der Transport der Daten erfolgt über übliche Netzwerkverbindungen - also TCP/IP oder UDP/IP.
Der Anschluss kann über ein Kabel mit üblichen 9-poligem D-Sub Stecker erfolgen. Alternativ gibt es Produktversionen, bei denen einzelnen Litzen aufgeklemmt werden können. (zum Anfang der Seite)

Daten empfangen und weiterverarbeiten 

Der Empfang der Daten erfolgt - je nach Anwendung direkt an einem PC, oder der Datenstrom wird durch ein Gateway wieder auf die ursprüngliche Schnittstelle umgewandelt.
Empfang direkt an einem PC: Da die Daten (RS232, CAN-Bus, ...) mit normaler Netzwerktechnik wie TCP/IP und UDP/IP übertragen werden, können diese am PC leicht empfangen und weiterverarbeitet werden. Im einfachsten Fall können sie mit einem Netzwerk-Terminal angezeigt werden, oder mit einem kleinen Phyton-Tool empfangen werden. Typische Tools zum Weiterverarbeiten der Daten sind auch MathLab und ähnliche Frameworks.
Empfang mit einem zweiten Gateway: Werden die Daten mit einem zweiten Gateway empfangen, werden sie dann wieder auf den entsprechenden Bus ausgegeben. So entsteht eine drahtlose Punkt-zu-Punkt bzw ein drahtloser virtueller Bus.
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Erweiterungen: Sensoren und offline Datenlogger-Funktion

Die Gateways können auch mit Datenlogger-Funktion ausgestattet werden. Damit werden Daten vor Ort gespeichert und später übertragen. Dies ist vorteilhaft, wenn ein Netzwerk nicht immer zur Verfügung steht - z.B. bei einem Fahrzeug, dass in ländlichen Gebieten unterwegs ist.

Durch den Einbau von Sensoren wird der Funktionsumfang deutlich erweitert. Mit einem externen oder internen GPS/GNSS Sensor können globale Positionsdaten, Geschwindigkeit, geographische Höhe und hochgenaue Zeit hinzugefügt werden. Ein eingebauter Beschleunigungssensor (Inertial Unit 'IMU') zeichnet die Bewegung von z.B. Fahrzeugen auf. Diese Daten werden parallel zu empfangenen Daten aufgezeichnet.  (zum Anfang der Seite)

Beispiele

• CAN-Bus auf Tablet (iPad) übertragen

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