Der Raspberry Pi gehört mittlerweile zu den meistverkauften Computersystemen auf der Welt. Er ist inzwischen ein Teil der Standardausrüstung von Makern, wird aber mittlerweile auch im industriellen Umfeld immer häufiger eingesetzt. Der Einplatinenrechner lässt sich mithilfe eines passenden Betriebskonzeptes sehr gut in den Bereichen Industrie 4.0 einsetzen.
Industrie 4.0 und der Raspberry Pi
Die neuen Ausführungen des Raspberry Pi, wie der Raspberry Pi 4 mit seinem 1,5 GHz Takt, 4 Gigabyte RAM, USB 3.0, dem echten Gigabit-LAN und dem Dual-Monitorbetrieb, sind moderne Einplatinencomputer mit vielseitigen Einsatzgebieten. Warum sollte der Minicomputer nicht auch im Bereich Industrie 4.0 seine Anwendung finden? Längst schon handelt es sich nicht mehr nur um reine Bastlerboards. Vielmehr finden die Computer auch im professionellen Umfeld immer mehr Verwendung, beispielsweise bei der Entwicklung von Prototypen. Dies ist nicht zuletzt auch auf die sehr große Community und das riesige Sortiment an Zubehörteilen zurückzuführen.
Das momentan leistungsstärkste Modell der Baureihe, der Raspberry Pi 4, findet durch seine Leistungsfähigkeit auch in Bereichen wie Industrie 4.0 seine Verwendung. Der Raspberry Pi 4 ist in verschiedenen Versionen erhältlich, und zwar mit bis zu 4 Gigabyte Arbeitsspeicher, was ihn auch für eine schnelle Datenverarbeitung oder die Auswertung von Messdaten und Statusinformationen einsetzbar macht. Auch die Datenübertragung über die enthaltene LAN-Schnittstelle wurde wesentlich beschleunigt, nicht zuletzt durch die Anbindung des Ethernet an das SoC (System on a Chip). Dies macht sich vor allem bei der Verarbeitung sehr großer Datenmengen bemerkbar.
Die neuen Zusatzfeatures wie beispielsweise die funkbasierende Datenübertragung über Bluetooth nach dem neuen Standard 5.0 macht ihn ebenfalls interessant, beispielsweise für die drahtlose Übertragung von verschiedensten Sensordaten.
Anwendungsbereiche als Hutschienen-PC
Es gibt auf dem Markt kostengünstige Industrie-PCs, die auf Basis des bekannten Raspberry Pi hergestellt wurden. Der besondere Clou dabei: Sie befinden sich in einem schmalen Hutschienengehäuse und lassen sich durch zahlreiche Zusatzmodule für die unterschiedlichsten Bereiche innerhalb von Schaltschränken einsetzen.
Betrieben werden die Module mit einer Gleichspannung von 24 Volt, einem gängigen Industriestandard. Die einzelnen Module lassen sich über spezielle Steckverbindungen in Sekundenschnelle miteinander verbinden. Die Konfiguration erfolgt dabei über ein grafisches Tool, was die Anwendung besonders einfach macht. Diese fertigen Lösungen zeigen, wie der Raspberry Pi sich mittlerweile in verschiedensten Anwendungsbereichen auch innerhalb der Industrie behauptet.
Zum Einsatz kommen vielerorts bereits so genannte Raspberry Pi Compute Module, wie Speicherriegel aussehende Computermodule, die hardwaremäßig auf das Wesentliche beschränkt wurden und deren Schnittstellen durch Zusatzmodule bereitgestellt werden. Selbstverständlich lässt sich der Minicomputer aber auch in Hutschienengehäusen einsetzen. Diese fertig erhältlichen Gehäuse erweitern die Anwendungsgebiete standardmäßiger Einplatinencomputer auf industrielle Einsatzzwecke. Die Funktionen für spezielle Einsatzzwecke lassen sich dabei entweder direkt in den Gehäusen integrieren oder sind in Form zusätzlicher Einheiten für die Hutschienenmontage erhältlich.
Der Raspberry Pi im Bereich Edge-Computing?
Nach den heutigen Erfahrungen lassen sich Einplatinencomputer wie der Raspberry Pi vor allem in solchen Bereichen sehr gut einsetzen, in denen sie sich nicht kritisch auf die jeweiligen Geschäftsprozesse auswirken können. Als Panel-PCs beispielsweise werden sie sehr gerne in produzierenden Unternehmen verwendet, um Arbeitsanweisungen aufzuzeigen oder um betriebsrelevante Daten zu erfassen. Sie kommen dort zum Einsatz, wo keine extremen Temperaturbedingungen oder ungünstige Betriebsbedingungen herrschen, also ungünstige Einsatzbedingungen, die dem Computer zu schaffen machen könnten.
Ein mögliches Einsatzgebiet ist beispielsweise die Verwendung des Kleincomputers als Industrial-IoT-Gateway, wobei er für genau diesen Einsatzzweck konfiguriert, bereits über diverse Anbieter wie beispielsweise Farnell erhältlich ist. Er ermöglicht eine sichere Konnektivität über spezielle Plattformen zur Erfassung, für die Analyse und die Bereitstellung von Datenvisualisierungen in Echtzeit.
Zum Einsatz kommen solche Systeme in diversen Edge-to-Cloud-Diensten, beispielsweise für die Verwaltung von IoT-verbundenen Anlagen innerhalb von Unternehmen. Sie werden dort als Gateways eingesetzt, unter anderem zur Bereitstellung zusätzlicher Ports für die Verarbeitung von speziellen Industrieprotokollen mit hohen Leistungseingangsbereichen und für eine umfassende Datensicherheit.
Die Montage des Kleinrechners erfolgt mithilfe eines robusten Metallgehäuses, dass einfach an der Wand oder auf einer DIN-Schiene befestigt wird. Die Stromversorgung kann bei den Geräten über einen Gleichstromeingang erfolgen, ein Anschluss für ein Display (HDMI-Anschluss) ist ebenfalls integriert. Erweitert werden kann das System über einen 40-poligen Erweiterungsstecker mithilfe von passenden HATs oder anderen Peripheriegeräten. Bei der Verwendung eines ausreichend großen Gehäuses können sogar Zubehörteile intern verbaut werden.
Fazit: Raspberry Pi ist mehr als nur Lerncomputer
Der Raspberry Pi ist längst seinem Image als Bastlercomputer entwachsen. Er lässt sich als Entwicklungsclient ebenso einsetzen wie als Edge-Steuerungseinheit oder dank seiner HDMI-Schnittstellen als intelligentes Display für verschiedene Zwecke. Dank moderner Hardware und vielen Upgrades wird sein Anwendungsspielraum auf verschiedenste Einsatzmöglichkeiten und nicht zuletzt auch auf neue Entwicklungsbereiche erweitert.
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