Open-Source-IPC Aus der Formation ausbrechen mit Revolution Pi

Im Rahmen von Industrie 4.0 und des Internet of Things (IoT) ändern sich die Anforderungen an die Steuerungsebene dramatisch. Einerseits steigt der Bedarf an dezentralen Steuerungen und der Kommunikation im Allgemeinen stark an. Auf der anderen Seite werden aber immer mehr und teils völlig unterschiedliche Applikationen nach und nach in übergeordnete Netzwerke eingebunden.

Gebäudetechnik, Veranstaltungstechnik, Haustechnik, private Steuerungsaufgaben, Überwachungstechnik, Prozess­automatisierung und Automatisierungstechnik rücken somit immer näher zusammen. Diese Entwicklung lässt zugleich auch die Nachfrage nach preiswerten, skalierbaren und industrietauglichen Steuerungen und intelligenten Knotenpunkten, um zum Beispiel Geräte an eine Cloud anzuschließen, enorm wachsen.

Barrierefreiheit statt geschlossener Systeme

Eine schnelle Umsetzung der Anforderungen wird unter anderem durch die Vielzahl an proprietären Systemen verhindert, die derzeit am Markt vorhanden sind. Ein großer Nachteil geschlossener Systeme ist, dass sie keine barrierefreie Konnektivität bieten. Somit verhindern sie schnelle und kostengünstige dezentrale Lösungsansätze für bestehende Systeme und Steuerungen. Daher wird der Wunsch nach Open Source immer stärker. Mit Revolution Pi bietet Kunbus nun einen Open-Source-IPC an, der den Anforderungen von Industrie 4.0
gerecht werden soll.

Die Grundlage des Systems bildet der RevPi Core genannte Industrie-PC, der sich je nach Anforderung durch zahlreiche Erweiterungsmodule wie zum Beispiel I/O-Module oder Feldbus-Gateways ergänzen lässt. Die Entwicklung basiert auf dem Raspberry Pi Compute Module und entspricht der Norm
EN 61131-2. Dadurch erfüllt die Hardware alle Voraussetzungen für eine vollwertige, industrietaugliche Kleinsteuerung. Untergebracht ist der RevPi Core in einem Hutschienengehäuse und verfügt bereits über USB-, Ethernet- und HDMI-Anschlüsse. Versorgt werden der IPC und die Erweiterungsmodule mit den in der Industrie üblichen 24 V.

Auch Bildverarbeitung ist möglich

Den RevPi Core gibt es sowohl mit dem Raspberry Pi Compute Module 1 als auch mit dem seit Anfang 2017 erhältlichen Raspberry Pi Compute Module 3. Mit letzterem verfügt der RevPi Core 3 genannte IPC über einen Quad-Core Prozessor mit 1,2 GHz und 1 GB RAM sowie über 4 GB eMMC-Flash-Speicher. Damit ist er selbst für komplexe Steuerungsanwendungen – beispielsweise für die Bildverarbeitung – sehr gut geeignet.

Als Betriebssystem des RevPi Core 3 fungiert ein angepasstes Raspbian Jessie mit integriertem Realtime Patch. Als neues Features besitzt der RevPi Core 3 zudem Master- und Slave-Fähigkeiten für die zwei weit verbreiteten Netzwerkprotokolle Modbus TCP und Modbus RTU. Teure externe Gateways sind bei der Verwendung dieser Protokolle folglich nicht mehr erforderlich.

Umfassender Open-Source-Gedanke

Die ganze Hard- und Software des Revolution Pi ist Open Source. Das bedeutet: Alle Schaltpläne und Quellcodes des Rev-
Pi Core und seiner I/O-Erweiterungsmodule stehen kosten­los im Internet zum Download bereit. Der Nutzer verfügt zudem über die vollen Root-Rechte. Sie sorgen dafür, dass ihm keine künstlichen Hürden bei der Implementierung eigener Softwareapplikationen oder eines eigenen Betriebssystems in den Weg gelegt werden.

Ferner kann der Nutzer dank der Nähe zum Raspberry Pi auf dessen bestehende Softwareapplikationen und -bibliotheken zurückgreifen. Für Kunden, die fertige Steuerungssoftware bevorzugen, bietet Kunbus in Kooperation mit verschiedenen Softwareunternehmen außerdem speziell angepasste Soft-SPS und HMI-Lösungen für den Revolution Pi an.

Modulares System ist leicht erweiterbar

Das baukastenartige System erlaubt es, die Basiskomponenten RevPi Core beziehungsweise RevPi Core 3 je nach Anforderung schnell und unkompliziert durch Erweiterungsmodule zu ergänzen. Dazu werden sie durch eine obenliegende 20-polige Steckverbindung werkzeuglos miteinander verbunden. Der Stecker beinhaltet die „PiBridge“, die dafür sorgt, dass die einzelnen Module miteinander kommunizieren können. Ein Revolution-Pi-System kann aus bis zu zehn unterschiedlichen Elementen bestehen.

Als Erweiterungsmodule werden unterschiedliche digitale I/O-Module angeboten. Neben der Standardversion mit 14 Ein- und 14 Ausgängen sind zudem zwei Spezialversionen erhältlich, die entweder über 16 digitale Eingänge oder 16 digitale Ausgänge verfügen. Um Revolution Pi an einen Feldbus beziehungsweise ein Realtime Industrial Ethernet anzubinden, gibt es Gateways als Slave-Varianten für alle gängigen indus­triellen Netzwerkprotokolle, wie beispielsweise Profinet, Profibus, Ethercat oder Ethernet/IP. In Kürze wird die Produktreihe außerdem um ein analoges I/O-Modul erweitert, das über vier Eingänge, zwei Ausgänge, zwei Temperatureingängen für Pt100-Sensoren und eine 24-Bit-Auflösung verfügt. Darüber hinaus ist auch ein USV-Modul mit Watchdog-Funktion geplant.

Für eine erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0 ist eine Anbindung der Produktion an eine Cloud inzwischen schon beinahe obligatorisch. Hierfür bietet Kunbus allen, die den Revolution Pi als IIoT-Knoten/Gateway nutzen wollen, einen eigenen skalierbaren Cloud-Service an. Daten von Maschinen und Anlagen können dadurch jederzeit live und von überall auf der Welt ausgelesen sowie analysiert werden. Bestehende Produktionsanlagen lassen sich so kostengünstig cloud-fähig machen.

Internationale Vernetzung und App-Store

Schließlich spielt der Community-Gedanke bei Revolution Pi eine große Rolle. Damit Nutzer und Entwickler die Möglichkeit haben, sich aktiv in der Gemeinschaft zu beteiligen, sind Quellcodes und Schaltpläne der Revolution-Pi-Geräte offen zugänglich. Es ist jedem Anwender möglich, seine eigenen Ideen und Lösungen abzubilden und sogar zu vermarkten. Als Plattform für die Vernetzung steht das offizielle Revolution-Pi-Forum zur Verfügung. Video-Tutorials, How-To’s, Blogeinträge und die internationale Community helfen bei Beantwortung offener Fragen.

Für die Zukunft ist außerdem ein offener App-Store geplant, in dem jeder nach Softwarelösungen und Applikationen suchen oder selbst Lösungen bereitstellen kann. Erklärtes Ziel der Entwickler ist es, nicht nur eine günstige, industrie­taugliche Version des Raspberry Pi anzubieten, sondern aus dem Revolution-Pi-System ein „Community based Project“ zu machen.