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Serielle Geräte in das IoT integrieren

Mehrwert durch Integration

An vielen industriellen Standorten arbeiten die vorhandenen seriellen Geräte noch immer sehr effizient. Das volle Potenzial vieler serieller Geräte ist jedoch weitgehend noch nicht ausgeschöpft. Um einen Mehrwert aus solchen Geräten zu generieren, werden die von ihnen erfassten Daten in der Cloud gespeichert. Das dient zur weiteren Analyse und dazu, bisher unbekannte Informationen zu erhalten, die breitere Möglichkeiten für die Verschlankung des Betriebs eröffnen. Hierfür müssen die bestehenden seriellen Geräte zunächst in ein Netzwerk integriert werden.

BU (Bild: Moxa Europe GmbH)

Um serielle Altgeräte an ein Ethernet-basiertes Netzwerk anzubinden, können seriell-zu-Ethernet-Konverter, auch serielle Geräteserver genannt, installiert werden. Serielle Geräteserver unterstützen zwei Schnittstellen: eine serielle auf der einen Seite, eine Ethernet-Schnittstelle auf der anderen. Außerdem unterstützen sie virtuelle COM-Ports, sodass sie als bestehende COM-Ports im Scada-System dienen. Das bedeutet, dass ein bestehendes Scada-System genutzt werden kann – das spart die Kosten für eine Neuentwicklung. Darüber hinaus unterstützen serielle Geräteserver auch den so genannten Rad-Socket-Betrieb, der serielle Daten transparent in TCP oder UDP konvertiert. Die meisten Scada-Systeme und OPC-Server unterstützen Ethernet-Kapselungstreiber, die mit seriellen Geräteservern arbeiten, um proprietäre Protokolle zu empfangen. Das Protokoll muss zwar wie zuvor manuell gehandhabt werden, der Geräteserver hilft aber, die Daten mühelos an ein Ethernet-Netzwerk weiterzuleiten. Bevor Daten von seriellen Altgeräten empfangen werden können, müssen die Geräte korrekt konfiguriert werden. Die meisten nutzen proprietäre Protokolle, also muss man überlegen, wie sich die seriellen Daten in Ethernet-Pakete umwandeln lassen. Dabei müssen verschiedene Faktoren bedacht werden, damit die seriellen Geräteserver IoT-Cloud-Anwendungen unterstützen können.

Ohne Unterstützung von Datenverpackungsoptionen müsste man komplexe Scada-Softwareanwendungen entwickeln, um die TCP-Pakete korrekt zu verarbeiten. Diese Alternative verschlingt viel Zeit und kann sogar zu Systemfehlern führen. (Bild: Moxa Europe GmbH)

Ohne Unterstützung von Datenverpackungsoptionen müsste man komplexe Scada-Softwareanwendungen entwickeln, um die TCP-Pakete korrekt zu verarbeiten. Diese Alternative verschlingt viel Zeit und kann sogar zu Systemfehlern führen. (Bild: Moxa Europe GmbH)

Multiples Polling

Die Anbindung eines seriellen Geräts an ein Escada-System ist einfach. Im Fall des IIoT ist dieser Vorgang jedoch nicht so unkompliziert, da die Daten in die Cloud vielleicht weitergeleitet werden müssen. Ein Scada-System und eine dezentrale Cloud-Anwendung können über einen seriellen Geräteserver gleichzeitig ein Kommando an ein serielles Gerät senden. Deshalb muss der Geräteserver die FIFO- (First In, First Out) Queue unterstützen, damit alle Anfragen verarbeitet werden können. Nur die erste Anfrage wird an ein serielles Gerät gesendet, der Rest wartet in der FIFO-Warteschlange. Sobald der Geräteserver die Antwort eines seriellen Geräts empfängt, sendet er diese an das relevante Scada-System oder die Cloud-Anwendung und bearbeitet dann die nächste Anfrage in der Warteschlange. Diese Form des Befehl-für-Befehl-Abarbeitens ist in IIoT-Anwendungen mit multiplem Polling aufgrund der hohen Anzahl von Geräten mit proprietären Protokollen sehr wichtig. Ohne diese Funktionalität wäre ein extra IoT-Gateway erforderlich, welches multiples Polling unterstützt.

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