Die Open Source IIoT Gateway RevPi Connect Serie ermöglicht dem Anwender durch das offene Plattformkonzept (u. a. vollständige Root-Rechte) und der Vielzahl an verfügbaren Schnittstellen maximale Gestaltungsfreiheit bei der Umsetzung seiner IIoT Projekte. Der RevPi Connect ist, je nach Variante, mit dem Raspberry Pi Compute Module 4S oder Compute Module 3+ ausgestattet. Eine Real Time Clock (RTC) mit 24 h Pufferung sorgt dafür, dass das Gerät auch bei Netzausfall immer weiß, wie spät es ist. Als Betriebssystem wird eine speziell angepasste Version von Raspbian u. a. mit Real-Time Funktion eingesetzt. Wichtige IIoT Protokolle wie MQTT und OPC UA stehen zur Verfügung, um z. B. Maschinendaten direkt in die Cloud zu übertragen.
Individuelle Anwendungen lassen sich u. a. über Node-RED, Python oder direkt in C programmieren. Der modulare Aufbau des RevPi Connect ermöglicht, das 45 mm breite Basisgerät mit passenden Erweiterungsmodulen wie IOs, Feldbus-Gateways (nicht kompatibel mit der RevPi Connect SE Serie) und Funkmodulen, z. B. für M-Bus, auszustatten. Die Erweiterungsmodule lassen sich ohne Werkzeug per Plug&Play über einen obenliegenden Steckverbinder an das Basisgerät koppeln und mittels grafischer Benutzeroberfläche bequem konfigurieren.
Den RevPi Connect gibt es in folgenden Varianten:
Grundsätzlich unterscheiden sich die oben genannten RevPi Connect Varianten nur durch die eingebauten Raspberry Pi Compute Module. Ausnahme hier bildet die RevPi Connect SE Variante, die keine Gateway-Erweiterungsmodule unterstützt.
2 Netze – 1 Gerät
Die zwei Ethernet-Buchsen des RevPi Connect ermöglichen dem Gerät zeitgleich im Automatisierungsnetz und IT-Netz eingebunden zu sein. So können z. B. Maschinendaten über Modbus TCP aus dem Shopfloor in den Connect eingespielt und im MQTT oder OPC UA Format in die Cloud oder ein übergeordnetes IT-System übermittelt werden.
Schnittstellen
Der RevPi Connect besitzt eine Vielzahl wichtiger Schnittstellen.
Zwei RJ45-Ethernet-Buchsen ermöglichen den RevPi Connect zeitgleich in zwei unterschiedlichen Netzen eingebunden zu sein.
Dank 4-poliger RS485 Buchse können z. B. Modbus RTU Sensoren angeschlossen werden.
Zwei USB-A 2.0 Buchsen. Beide USB Buchsen stellen an den 5 V Anschlüssen die vollen 500 mA Strom bereit und können somit problemlos auch USB Festplatten oder Surfsticks ohne externen aktiven Hub mit genügend Strom versorgen.
Eine Micro-USB Buchse zum Anschluss eines USB Host-Systems. Schaltet den RevPi Connect in den passiven Speicherkarten-Modus. So kann ein PC auf den eingebauten eMMC-Flash-Speicher zugreifen und dort z. B. Software ablegen.
Ein Micro HDMI Stecker auf der Oberseite des Geräts kann zum Anschluss eines Monitors verwendet werden.
Watchdog
Dank Hardware-Watchdog lässt sich der RevPi Connect auch in schwer zugänglichen Bereichen einsetzen. Ein frei konfigurierbarer Hardware-Watchdog überwacht permanent den Status des IIoT Gateways. Ein Relais-Ausgang dient dazu, dass auch an den RevPi Connect angeschlossene Geräte oder Erweiterungsmodule durch den Watchdog überwacht und ggf. resettet werden können. Des Weiteren besitzt das Gerät einen 24 V Eingang zum Empfangen eines Shutdown Signals einer USV.
Echte Industrietauglichkeit
Eines unserer Hauptziele war es dem Raspberry Pi echte Industrietauglichkeit zu verpassen, um aus ihm ein echtes IIoT Gateway zu machen. Daher wurde in das Hutschienengehäuse des RevPi Connect robuste 24 V Industrie-Hardware verbaut, die die Norm EN 61131-2 erfüllt.
- Stromversorgung: 12-24 V DC -15 % / +20 %
- Zulässige Umgebungstemperatur: -25 °C bis +55 °C
- ESD Schutz: 4 kV / 8 kV gemäß EN 61131-2 und IEC 61000-6-2
- Surge / Burst Prüfungen: gemäß EN 61131-2 und IEC 61000-6-2
- EMI Prüfungen: gemäß EN 61131-2 und IEC 61000-6-2
- UL zertifiziert (UL-File-Nr. E494534)
Offene Software
Auch wenn Revolution Pi ein offenes System ist auf dem jeder sein eigenes System aufspielen kann, haben wir versucht Revolution Pi von Werk aus mit Software und Apps auszustatten, die die meisten Anwendungsfälle abdecken. Als Betriebssystem wird eine angepasste Version von Raspbian verwendet, die u. a. über ein Real-Time Patch des Kernels verfügt. Dies ist aus unserer Sicht der beste Kompromiss, um so nah wie möglich an der originalen Entwicklungsumgebung eines Raspberry Pi zu bleiben und trotzdem eine hohe Kontrolle über die Priorities der Tasks zu bekommen, die der Scheduler verwaltet.
Der Scheduler, der die Ausführung von Tasks durch das Betriebssystem steuert, kann bei diesem modifizierten Kernel umfangreich konfiguriert werden, so dass die üblicherweise durch Netzwerk- und andere I/O-Zugriffe verursachten Verzögerungen vermieden werden. Passende Treiber für die Erweiterungsmodule sind selbstverständlich bereits vorinstalliert.
Azure Certified Device
Sensordaten sammeln, zu verarbeiten und die verarbeiteten Daten in eine Cloud zu senden, ist eine der Stärken des Revolution Pi. Daher sind die RevPi Connect Microsoft Azure zertifizierte Geräte. Durch die Zertifizierung ist sichergestellt, dass die Anbindung an eine der wichtigsten Cloud-Plattformen so reibungslos und einfach wie möglich erfolgen kann.
Node-RED
Mit der vorinstallierten Open Source Software Node-RED steht ein ideales Tool zur Umsetzung von einfachen Automatisierungsaufgaben und Rapid Prototyping zur Verfügung. Mit den eigens entwickelten RevPi Nodes sind die Revolution Pi Module nahtlos in Node-RED integriert.
Modbus Fähigkeiten
Der RevPi Connect besitzt von Werk aus bereits Master und Slave Fähigkeit für die beliebten Netzwerkprotokolle Modbus RTU und Modbus TCP. Externe Gateways sind somit für diese zwei Netzwerkprotokolle nicht mehr nötig. Modbus TCP arbeitet mit die am RevPi Connect+ vorhandenen Ethernet-Schnittstellen (d. h. über die RJ45 Buchsen an der Frontseite) oder jeder anderen hinzugefügten Ethernetverbindung (z. B. USB WLAN Adapter), die das TCP/IP Protokoll zur Verfügung stellt. Modbus RTU kann über den an der Front angebrachten 4-poligen RS485 Stecker realisiert werden. Die Master und Slave Konfiguration wird über die browserbasierte, grafische Konfigurationssoftware PiCtory gesteuert.
| Übersicht Schnittstellen |
|---|
| 2 x RJ45 Ethernet Buchsen |
| 2 x USB 2.0 Buchsen |
| 1 x Micro HDMI Buchse |
| 1 x Micro-USB 2.0 Buchse |
| 1 x RS485 Schraubklemme (4-polig) |
| 1 x 24 V Eingang für Shutdown Signal einer USV |
| 1 x frei programmierbarer Relais-Schaltkontakt |
| 1 x PiBridge (für RevPi Erweiterungsmodule) |
| 1 x ConBridge (für RevPi Con Erweiterungsmodule) |
| Spezifikationen | |
|---|---|
| Prozessor | Broadcom BCM2711 mit 4-Kern-Prozessor ARM Cortex-A72 (RevPi Connect S/Connect SE) Broadcom BCM2837B0 mit 4-Kern-Prozessor ARM Cortex-A53 (RevPi Connect+) |
| Taktfrequenz | 1,5 GHz (RevPi Connect S/Connect SE) 1,2 GHz (RevPi Connect+) |
| RAM | 1 GB LPDDR4 (RevPi Connect S/Connect SE) 1 GB LPDDR2 (RevPi Connect+) |
| Speicher (eMMC) | 8 GB – 32 GB |
| Spannungsversorgung | 12 – 24 V DC -15 % / +20 % |
| Abmessungen | 111 x 45 x 96 mm |
| Betriebstemperatur | -25 °C…+55 °C |
| Lagertemperatur | -40 °C…+85 °C |
| Luftfeuchtigkeit | 93 % (nicht kondensierend) |
| Schutzart | IP20 |
| ESD Schutz | 4 kV / 8 kV |
| EMI Prüfungen | Bestanden (gemäß EN 61131-2 und IEC 61000-6-2) |
| Surge / Burst Prüfungen | Bestanden (gemäß EN 61131-2 und IEC 61000-6-2) |
| Konformität | CE, RoHS |
| UL zertifiziert | Ja, UL-File-Nr. E494534 |