Die Datenerfassung ermöglicht einen detaillierten Einblick in Produktionsprozesse – auch bei älteren Maschinen ohne Konnektivität. Versorgungsunternehmen benötigen Transparenz bei der dezentralen Energieerzeugung und -speicherung, während HLK-Systeme energetisch optimiert werden müssen. Die Fernüberwachung erleichtert Diagnosen und vorausschauende Wartung, senkt Kosten und verbessert den Service.
KI spielt dabei eine immer wichtigere Rolle. Mit ausreichenden Daten können Machine Learning (ML) Algorithmen Abhängigkeiten und Trends erkennen, die mit herkömmlichen Methoden schwer zu identifizieren wären. Industrielle Gateways realisieren diese Fähigkeiten.
Das industrielle Gateway neu denken
Die meisten Ingenieure denken bei Gateways an einen x86-basierten Industrie-PC. Doch nicht jede Anwendung erfordert diese Leistung oder rechtfertigt die damit verbundenen Kosten. Am anderen Ende des Spektrums stehen Mikrocontroller-basierte IoT-Gateways, die zwar kostengünstig sind, aber nicht die notwendige Skalierbarkeit bieten und ohne KI-Beschleuniger nicht über die Fähigkeit zur intelligenten Datenanalyse an der Edge verfügen. Um diese Herausforderungen zu meistern, hat SECO das Modular Link MX93 entwickelt - einen lüfterlosen, modularen Industrie-PC mit Hardwareunterstützung für KI. Er positioniert sich zwischen Hochleistungs- und Einstiegs-Gateways und richtet sich an industrielle Anwendungen wie Smart Metering, HLK-Systeme, Automatisierung und intelligente Sensorik. Das MX93 verfügt über 2x Arm Cortex-A55 Prozessoren mit bis zu 1,7 GHz Taktfrequenz, bis zu 2 GB LPDDR4-Arbeitsspeicher und 32 GB eMMC 5. Als Neural Processing Unit dient eine Arm Ethos U-65. Der Einsatz ist in einem Temperaturbereich von -20°C bis 70°C möglich. Mit Abmessungen von 140 x 96 x 36 mm ist das Gateway für den Hutschieneneinsatz konzipiert.
Anbindung an Sensoren und Netzwerke
Zwei RJ45-Gigabit-Ethernet-Anschlüsse sind vorhanden, ergänzt durch ein optionales WLAN-Modul mit zwei externen Antennen (802.11 ac/a/b/g/n) sowie Bluetooth 5.0. Bei Bedarf lässt sich ein LTE-Modem über einen Mini-PCIe-Steckplatz im Vollformat integrieren.
Zudem stehen zwei USB-2.0-Typ-A-Anschlüsse zur Verfügung, einer davon unterstützt USBOTG. Der RJ12-Anschluss kann per Software als RS-232-, RS-422- oder RS-485-Schnittstelle konfiguriert werden. Über einen USB-Typ-CAnschluss ist ein UART-Debugging-Interface erreichbar. Außerdem sind über Klemmen optional zwei digitale Ausgänge und vier digitale Eingänge nutzbar.
Auch wenn die meisten Gateways „headless“ betrieben werden, kann ein Monitor zur besseren Übersicht hilfreich sein. Dafür steht ein optionaler Mini-HDMI-Anschluss mit 1080p bei 60 Hz zur Verfügung.
Dank der modularen Architektur können Systemintegratoren für jedes Gateway-Projekt die passenden Schnittstellen auswählen. Aktuell sind drei Add-On-Units verfügbar, weitere befinden sich in Entwicklung. Eine Anpassung an individuelle Anforderungen ist möglich. Über den Erweiterungsstecker bieten die Module entweder vier optoisolierte serielle Schnittstellen, acht optoisolierte digitale I/Os oder eine Kombination aus beidem. So lässt sich zusätzlich die CAN-Schnittstelle nutzen, was die Anbindung an Protokolle in der industriellen Automatisierung und Gebäudeleittechnik (BMS) erleichtert.
Unterstützt durch Software
Ist die passende Gateway-Hardware ausgewählt, muss das Entwicklungsteam die Software auf die jeweilige Anwendung abstimmen. Jeder Use Case bringt eigene Herausforderungen mit sich – von Echtzeitüberwachung, Datenanalyse bis hin zur Unterstützung spezifischer Kommunikationsprotokolle wie BACnet, MQTT oder OPC-UA. Hinzu kommen Aufgaben wie die Provisionierung, Statusüberwachung mehrerer Gateways, Gerätemanagement und Monetarisierung.
SECO hat die Herausforderungen rund um die Industrie 4.0 und die anstehende Transformation zu Industrie 5.0 früh erkannt. Mit der Clea Software Suite bietet SECO eine Komplettlösung von der Edge bis in die Cloud. Die meisten Nutzer beginnen mit Clea OS – einem Open-Source-Betriebssystem auf Basis des Yocto-Projekts, das SECO speziell für Smart Gateways mit integrierter Sicherheit entwickelt hat. Dieses Embedded-Linux- Framework ermöglicht es Entwicklern, innovative IoT-Infrastrukturen zu realisieren, ohne sich mit Themen wie Gerätemanagement oder der sicheren Umsetzung von OTA-Updates auseinandersetzen zu müssen. Es unterstützt Fernzugriff, Kommandoausführung sowie die Echtzeitüberwachung und Statusverfolgung von Geräten.
KI-Modelle können auch für Inferencing mit niedriger Latenz auf Hardware-Beschleunigern bereitgestellt und verwaltet werden. Clea OS unterstützt Standardmechanismen für sicheres Booten und wird künftig auch Cyber-Resilienz-Standards wie SBOM (Software Bill of Materials) erfüllen.
Für die Datenvisualisierung steht optional die Telemetrieplattform Clea Portal zur Verfügung. Die intuitive, webbasierte IoT-Oberfläche vereinfacht den Zugriff auf Echtzeitdaten. Mit minimalem Programmieraufwand lässt sie sich an eigene Anwendungen anpassen. Eine integrierte Monetarisierungsstruktur unterstützt zudem den Aufbau von nutzwertbasierten Abomodellen. Alternativ kann auch eine eigene Benutzeroberfläche entwickelt werden.
Ein lüfterloses industrielles Gateway für Nachrüstungen und neue Anwendungen
Unternehmen sind zunehmend gezwungen, ihre Systeme intelligenter zu gestalten. Daten müssen erfasst, visualisiert und für die Fernwartung genutzt werden. KI spielt dabei eine immer größere Rolle – nicht nur in der Cloud, sondern auch an der Edge, wo sie schnelle Entscheidungen auf Basis von Daten unterstützt. Das SECO Modular Link MX93 bietet mehr Leistung als mikrocontrollerbasierte Alternativen – zu geringeren Kosten als x86-PCs.
Dank seines modularen Designs lässt sich die Anzahl der I/Os und seriellen Schnittstellen flexibel anpassen. Damit eignet sich das Gerät ideal für Nachrüstungen in der Industrieautomatisierung sowie für den Einsatz in Bereichen wie Smart Metering, HLK oder Smart Buildings. In Kombination mit der Clea Software Suite erhalten Ingenieure und Systemintegratoren eine leistungsfähige, sichere und anpassbare Komplettlösung.
