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Kommunikationslösungen für I4.0

Funkkommunikation für niedriglatenten und energiesparenden Datenaustausch mit herstellerübergreifenden Kommunikationsstandards

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Dipl. Wirt.-Ing. Axel Sikora
Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Grundlage für die erfolgreiche Einführung von Industrie 4.0 ist eine herstellerunabhängige Kommunikation zwischen Maschinen und ein sicherer Austausch von Daten in der Produktion in Echtzeit. Im IoT Bereich wird hierbei zunehmend auf drahtlose Kommunikation gesetzt. Statt klassischen TCP/IP-Protokollen nutzt man hier selbstorganisiertes engmaschiges WPAN. Für einen niedriglatenten sowie energiesparenden Austausch von Daten mit größeren Adressraum setzt man dabei konsequent auf flexible und generische IPv6-basierte Funkkommunikation. Um mit den mächtigen Headern und langen Adressen von IPv6 umzugehen wurde 6LoWPAN (IPv6 over low-power wireless personal area networks) eingeführt, das durch eine verlustfreie Komprimierung der Header und Sequencing einen effizienten Datenaustausch garantiert. Für die zunehmende Datenlast haben wir so genannte 6Lo-Funkknoten entwickelt. Diese können mehrere Frequenzbänder (Multiband) nutzen. Mit einen solchen effektiven und leistungsstarken Internet Protokoll (IP) basierten Netzwerk kann der offene Schnittstellenstandard OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture ) genutzt werden. Dieser ermöglicht maschinen-über-greifende Kommunikation und Informationszugriff, was z. B. von Condition-Monitoring-Systemen, genutzt werden kann. In Kombination mit dem Messenger-Protokoll Lightweight M2M (LWM2M) gelingt so ein effektives Gerätemanagement im Internet of Things (IoT).

Die verschiedenen Kommunikationsmodule, und damit Technologien, können auf einer eigen entwickelten, modularen Adapterplatine an ein Embedded Linux System angeschlossen werden. Diese kann als reiner Technologieadapter z.B. von 6LoWPAN auf IPv6 fungieren, aber auch die Datenverarbeitung bzw. Datenanpassung für OPC UA übernehmen. Die aktuelle Fassung der Adapterplatine unterstützt sowohl RaspberryPI kompatible Kommunikationsmodule wie auch Kommunikationsmodule von TI. Mit der zusätzlichen Möglichkeit, auch USB Dongles anzuschließen, steht einem eine Vielzahl an Kommunikationsschnittstellen und -technologien zur Verfügung.

Anwendungsmöglichkeiten

  • Generische Kommunikationsmodule auf Basis von 6LoWPAN und LWM2M, um Sensoren mit einem Gateway zu Verbinden

  • Funkmodule für schnellen, modularen Aufbau von I4.0-Testumgebungen

Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.

Ihr Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Dipl. Wirt.-Ing. Axel Sikora
wissenschaftlicher Direktor des ivESK an der Hochschule Offenburg // stellv. Institutsleiter bei Hahn-Schickard

wissenschaftlicher Direktor des ivESK an der Hochschule Offenburg stellv. Institutsleiter bei Hahn-Schickard

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