Wie das Internet der Dinge Produktionsabläufe verändert

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Ähnlich wäre es in der Flaschenfabrik: Die Lebensmittel, mit denen die Flaschen befüllt werden, setzen sich möglicherweise aus unterschiedlichen Rezepturen zusammen. Anhand des Produktcodes können sie richtig etikettiert werden. So lässt sich die Produktion effizienter und flexibler gestalten, als es durch Aufteilen der Produktionsläufe in manuell programmierte Chargen möglich wäre.

Häufige Übertragung mit kleinen Datenmengen

In diesen Szenarien erfolgt die Kommunikation zwischen Knoten eher über Peer-to-Peer-Verbindungen als über die bisher üblichen Master-Slave-Architekturen. Jeder Knoten trifft Entscheidungen basierend auf den zur Verfügung stehenden Informationen und meldet etwaige Probleme an andere Knoten im Netzwerk. Es finden zwar häufige Datenübertragungen statt, diese beinhalten jedoch nicht notwendigerweise große Datenmengen.

Ein entscheidender Vorteil der verteilten intelligenten Steuerung besteht darin, dass das System in Stufen aufgerüstet werden kann. Controller, die nicht ausgetauscht werden müssen, können mit der bestehenden Programmierung weiterlaufen, während andere Controller komplexere Algorithmen und Techniken nutzen können. Es müssen lediglich die gleichen Steuer- und Kommunikationsprotokolle verwendet werden.

So unterscheidet sich das industrielle Internet of Things durch den Schwerpunkt auf Steuerung vom Internet of Things, das Konsumenten aus Anwendungen wie Smart Homes und im intelligenten Gesundheitswesen kennen. Die Knoten im industriellen Internet of Things müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen. Dazu gehören Konnektivität, lokale Intelligenz, E/A-Echtzeit-verarbeitung und Beständigkeit bei Ausfällen von Kommunikationspunkten oder -knoten.

Obwohl der Begriff „industrielles Internet“ vermuten lässt, dass die Kompatibilität mit dem vom globalen Internet verwendeten Internetprotokoll gegeben sein muss, ist dies nicht notwendigerweise eine Voraussetzung. Diese Architektur hat den Vorteil, dass Sicherheitsanforderungen auf eine kleinere Anzahl von Knoten begrenzt wird. Die Kommunikation zwischen Peers kann über einfachere Protokolle mit niedriger Latenz erfolgen, die für die Übertragung über weite Entfernungen von leistungsstärkeren Gateway-Modulen in das IP übersetzt werden.

Sensoren und Aktuatoren reagieren in Echtzeit

Modernere 32-Bit-Prozessoren in den Gateways können die Authentifizierung im Namen nachgeschalteter Knoten durchführen, die einfachere, Token-basierte Sicherheitsverfahren nutzen, um den Gateways ihre Authentizität als berechtigte Geräte im Netzwerk zu belegen.

Eine wichtige Fähigkeit von intelligenten Sensoren- und Aktuatorknoten besteht darin, in Echtzeit zu reagieren, und das nicht nur auf lokale, sondern auch auf netzwerkweite Ereignisse. Entscheidend ist also eine niedrige und vorhersehbare Latenz bei der Interrupt-Antwort. Mikrocontroller von Anbietern wie Atmel, Freescale Semiconductor, STMicroelectronics und Texas Instruments verfügen über Funktionen, die dieses Verhalten unterstützen.

Die 8- und 32-Bit-Mikrocontroller von Atmel beispielsweise verfügen über intelligente Peripheriebausteine, die den Status externer Sensoren überwachen können und Motorsteuerungssignale durch pulsweitenmodulierte Ausgaben ohne aktives Eingreifen vonseiten des Hostprozessors ermöglichen. Wenn an einem Sensoreingang ein Schwellenwert überschritten wird, kann dieser Peripheriebaustein einen Interrupt einsetzen, sodass der Prozessor eine fortschrittlichere Software zur Ermittlung der besten Vorgehensweise verwenden kann.

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