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Training for Professionals

Das Internet of Things zum Anfassen

21. April 2016, 13:13 Uhr | Autor: Meinrad Happacher

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Der Praxis-Aspekt

Wesentlicher Baustein des Seminars ist der Praxis-Aspekt: Jedem Seminarteilnehmer steht ein IoT-Entwicklerbaukasten zur Verfügung, der vor Ort in Betrieb genommen wird, um unter Anleitung erste eigene Experimente durchzuführen. Über den Baukasten lassen sich die drei im obigen Kasten dargestellten Funktionsblöcke mit hohem Praxisbezug simulieren.

Das Felddaten-Frontend im linken Teil der Abbildung ist in der Praxis mit mindestens einem Sensor verbunden. In vielen Anwendungen existiert darüber hinaus auch eine Aktor-Anbindung. Daten-Backend, Sensoren und Aktoren bilden zusammen ein physisches Objekt – das sogenannte "Thing" im Internet of Things. Im Seminar wird das "Thing" durch eine Arduino-Uno-Maker-Baugruppe mit einerIP-Schnittstelle zum Internet nachgebildet. An den Arduino werden Sensoren angeschlossen, für die unter fachlicher Anleitung per PC einfache Code-Beispiele erstellt und untersucht werden.

Im funktionalen Zentrum jeder Anwendung ist der IoT-Backend zu finden. Diese Funktionseinheit wird typischerweise durch eine IoT- beziehungsweise Cloud-Serviceplattform im Internet gebildet. Hier wird eine virtuelle Repräsentanz (digitales Objekt) für die Datenpunkte des Felddaten-Frontend beziehungsweise Things geschaffen, in die zum Beispiel auch Konstruktions- und Fertigungsdaten des repräsentierten physischen Objekts eingebunden werden. Ändert sich ein Datenwert des Thing, muss das Felddaten-Frontend sofort eine Nachricht mit dem neuen Wert an die virtuelle Repräsentanz schicken und umgekehrt. Als Backend dient den Seminarteilnehmern der Zugang zu einer echten IoT-Serviceplattform im Internet. Auf dieser werden Datenprojekte mit Datenpunkten angelegt und verwaltet, die für das Arduino-basierte Thing als virtuelles Datenabbild dienen.

In den meisten Internet of Things-Applikationen gibt es darüber hinaus ein HMI-Frontend, zum Beispiel eine Smartphone-App, um die Daten der virtuellen Repräsentanz zu visualisieren beziehuungsweise Sollwertvorgaben an den IoT-Backend zu übermitteln. Diese wiederum können zu Zustandsänderungen der mit dem Felddaten-Backend verbundenen Aktoren führen. Zusätzlich unterhält ein IoT-Backend in der Praxis verschiedene Verbindungen zu anderen IT-Systemen und Cloud-Serviceplattformen. Für eine IoT-Fitness-Anwendung kann es sich dabei um Anbindungen an die Server sozialer Netzwerke (Twitter, Facebook) handeln. Im Industrie-4.0-Umfeld sind ERP- und MES-Verbindungen denkbar und sinnvoll. Als HMI-Frontend bietet der IoT-Entwicklerbaukasten den Seminarteilnehmern zum einen die Voraussetzungen für den Zugriff über einen PC-Webbrowser und zum anderen eine Android-App, die vor Ort auf dem eigenen Smartphone installiert, aber auch über einen Simulator auf dem PC ausgeführt werden kann.

Zwischen Backend und Frontend kommen in jeder IoT-Anwendung unterschiedliche Programmierschnittstellen (Application Programming Interfaces, API) zum Einsatz. Über den IoT-Entwicklerbaukasten lernen die Seminarteilnehmer die REST- und MQTT-APIs eines SSV-RTDC-Servers kennen. Die Kopplung zweier IoT- bzw. Cloud-Serviceplattformen wird im Seminar an Hand des Plot.ly-API vorgestellt. Damit lassen sich die Daten der an die Arduino-Baugruppe angeschlossenen Sensoren über einen längeren Zeitraum aufzeichnen und in anspruchsvollen Diagrammen visualisieren.