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Der Raspberry Pi 3 ist ein vollwertiger Computer im Scheckkartenformat. (Bild: Mass)

Der Raspberry Pi, ein Computerboard in der Größe einer Scheckkarte mit dem kostenlos angebotenen Betriebssystem Raspbian/Linux, ist eine Entwicklung der englischen Raspberry-Pi-Organisation. Das Entwicklungsziel des „Raspi“ war es, Schülern, Studenten und Hobbybastlern ein preisgünstiges Arbeitsmittel zur Verfügung zu stellen, um sie zur Entwicklung von Computersoftware zu motivieren. Inzwischen ist die Raspberry-Pi-Version 3B so leistungsfähig, dass sie für viele industrielle Anwendungen infrage kommt, zumal das Preisniveau am unteren Ende der Computerboards liegt.

Die Raspberry-Pi-Organisation hat dieses Produkt ständig weiterentwickelt und stellt den Anwendern über das Internet umfangreiche Unterstützung, Hilfe und Schulungsmaßnahmen sowie eine große Community Gleichgesinnter zum gegenseitigen Erfahrungs-Austausch bereit.

Umfangreiche Funktionalität

Der ARM-Prozessor Cortex A53 arbeitet mit vier Cores bei 1,2 GHz Taktfrequenz und ist mit 1 GB RAM und einer steckbaren microSD-Karte mit mindestens 8 GB für Betriebssystem und Anwender-Software ausgestattet. Als standardmäßige Schnittstellen auf dem Board stehen vier USB2.0- und ein Ethernet-Port zur Verfügung sowie Anschlüsse für HDMI-Monitor, CSI-Kamera, Video/Audio, Wi-Fi, Bluetooth und digitale sowie analoge I/O-Pins. Alle Signale sind auf Steckverbinder herausgeführt, sodass sich eine Erweiterungsplatine kabellos aufstecken lässt. Solche Zusatzkarten sind für die jeweils gewünschten Funktionen ausgelegt und lassen sich beispielsweise mit Echtzeituhr/Batterie, RS232/RS485, optoentkoppelten DIO oder einem Steckplatz für CAN- oder andere Module bestücken.

Das hat inzwischen einige IPC-Hersteller dazu bewogen, die Boards aus der „Bastelecke“ zu holen und mit professionellen Komponenten auszustatten, um sie für Industrieeinsätze fit zu machen. Zu diesem Zweck kommen beispielsweise störungssichere robuste Metallgehäuse mit standardisierten Steckverbindern, stabilen Industrienetzteilen, optoentkoppelten I/Os und modernen 7- oder 10-Zoll-Touchscreens zum Einsatz. Die Erweiterungsboards sind so ausgelegt, dass sie keine kostenträchtigen Komponenten enthalten, die nicht wirklich erforderlich sind, müssen aber CE-konform sein und je nach Aufgabe den geforderten Zertifizierungen entsprechen.

Da auf der Plattform inzwischen viele Betriebssysteme laufen und Unmengen von Tools, Programmiersprachen und Anwenderprogramme, sogar mit Echtzeit-Eigenschaften, verfügbar sind, entstand aus der Maker-Scene eine professionelle Programmierer-Gemeinschaft. Die Digitalisierung hat inzwischen alle Bereiche unseres Lebens im Griff und die Computerisierung hat höchste Wachstumsraten, was auch dem Raspberry-Board eine Vielzahl neuer Einsatzmöglichkeiten eröffnet.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Hinter den Begriffen IoT (Internet of Things) und Industrie 4.0 verbirgt sich die Notwendigkeit, in Produktionsbetrieben alle Maschinen miteinander zu vernetzen, um eine optimale und fehlerfreie Fertigung zu ermöglichen und eine vollständige Automatisierung zu erzielen. Hier kommen zahllose Sensoren zur Erfassung aller Zustände der Produktionsanlagen zum Einsatz. Kleincomputer wie der Raspi erfassen deren Messwerte, werten sie aus, speichern sie und zeigen sie an. Außerdem übernehmen sie die Übertragung der Daten über Netzwerke an die Business-Backend-Systeme wie SAP oder andere, die auch in der Cloud laufen können.

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Die Einsatzmöglichkeiten im professionellen Bereich sind vielfältig. Mass

Die Gebäudetechnik bietet ebenso zahlreiche Anwendungsgebiete für Kleincomputer. Dazu zählen Temperaturmessung und Regelung für Heizung, Lüftung und Klima, die Beleuchtungstechnik, Steuerung des Wasser- und Energieverbrauches, Sonnenschutz aller Fenster, Zugangskontrolle, Anwesenheits- und Sicherheitstechnik, beispielsweise im Bereich des Facility-Managements, zur vorbeugenden Störungsbearbeitung oder anderen Aufgaben. Weitere Anwendungen bieten sich im Bereich Smart home, wo Kleincomputer für den Empfang von externen Befehlsgebern wie Smartphones und die Steuerung der Haus-Installation Verwendung finden.

Auch die Aufgabenstellungen in Smart grids sind prädestiniert für Raspi-Lösungen. Diese umfassen die Überwachung der Inhalte von Verkaufsautomaten aller Art mitsamt automatischer Nachbestellung, die Organisation der Transaktionen von Ticketing-Systemen und die Anbindung von Nutzfahrzeugen an das Internet zur Optimierung von Fahrtrouten und der Be-/Entladungsreihenfolge sowie das Auslesen von Barcode- und RFID-Systemen und die Bearbeitung vieler stationärer und mobiler Automationsaufgaben.

Klein und preisgünstig

Für die Firmen-EDV wie beispielsweise SAP haben Insider den Wert der Raspi-Systeme als Gateway zur Middleware erkannt und bieten einfache und standardisierte Integrationspfade zur Einbindung in die Unternehmenssoftware an. Auch Gebiete wie Künstliche Intelligenz oder Embedded Vision (PC-gestützte Bildverarbeitung) greifen auf den Raspi zu. Neben vollständigen PC-Funktionen sind häufig auch Box-PCs ohne Bedien- und Anzeige-Ebene gefragt, die dann besonders klein und preisgünstig zu realisieren sind.

Für Neu-Einsteiger in die Digitalisierung ist es wichtig, aus der Vielfalt vorhandener Tools, Programmiersprachen und Anwenderprogramme die geeigneten Komponenten für das eigene Vorhaben auszuwählen. Hierbei sind erfahrene Systemintegratoren wie die Mass GmbH hilfreich, die bevorzugt offene Systeme nutzen, um die Kosten einer vollständigen Neuprogrammierung zu sparen.

Jens Dabberdt

Geschäftsführer der Mass GmbH, Hanau

(pet/ah)

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