Zum Fernwirken, zur Fernabfrage sowie zur Übertragung von Service- und Störmeldungen stattet das Unternehmen Kärcher seine Portal- und SB-Waschanlagen für PKWs und Nutzfahrzeuge mit dem sogenannten Remote Diagnostics System ‚RDS I‘ aus. Hierüber ist unter anderem ein Zugriff auf alle im Fehlerspeicher der SPS abgelegten Codes möglich. Diese können als SMS oder per SMS-to-E-Mail-Gateway als E-Mail an einen oder mehrere Empfänger gesendet werden. Zudem können Servicemitarbeiter die Tages- und Gesamtzählerstände der Waschanlage jederzeit per SMS abfragen.

Die Einbindung des IMON-G100 im ‚RDS I‘ als Blackbox mit Hardware-Schnittstellen: Es muss lediglich klar definiert werden, welche Daten anfallen, wie sie verarbeitet werden und welche Daten am Ende herauskommen und sicher übertragen werden sollen.

© Insys icom

Diese spezifischen Anforderungen erschienen zunächst problematisch, da sie sich auf den ersten Blick nicht mit dem Standard aktueller Modems zur Deckung bringen ließen. So konnte beispielsweise bei der ursprünglichen Konzeption des RDS mit dem 2015 abgekündigten GSM-Modem jeder der beiden Schaltausgänge für jeweils zehn unterschiedliche Befehle genutzt werden. Dazu wurden die AT**-Befehle aus den ankommenden SMS im Modem in zehn verschiedene Pulsfolgen umgewandelt und an die SPS ausgegeben.

Letztendlich konnte jedoch mit dem GPRS-Router ‚Imon-G100‘ von Insys icom eine passende Lösung gestaltet werden. Als Störmelder zur Überwachung und Fernwartung von Klein­steuerungen wie der Siemens Logo! konzipiert, besitzt der Router eine RS232-Schnittstelle sowie je zwei digitale Ein- und Ausgänge und kann bereits ohne kundenspezifisch programmierte App beim Eintreten definierbarer Ereignisse oder Zeiten frei konfigurierbare Meldungen per E-Mail, SMS oder SNMP versenden. Anders als beim bisher genutzten GSM-Modem zählen zudem eine LAN-Schnittstelle und Sicherheitsfunktionen wie Firewall und VPN zur Standard-Ausstattung. Das entscheidende Kriterium für den Imon-G100 war allerdings die sogenannte ‚Sandbox‘, eine integrierte, programmierbare Linux-Umgebung.

Individuelle Router-Funktionen per App

Code-‚Schnipsel‘ aus der kundenspezifischen App zum Handling der AT**-Befehle, die von der SPS über die serielle Schnittstelle an den Router gesendet werden.

© Alfred Kärcher

Prinzipiell lassen sich in der Sandbox, wie auf einem Linux-PC, Programme starten, Daten sammeln und verarbeiten sowie Dienste anbieten, ohne dass die Router-Funktionalität davon betroffen ist beziehungsweise eingeschränkt wird. Einzige Bedingung ist, dass die Aktionen oder Programme keine Root-Rechte benötigen. Dafür stehen der Sandbox ein Festspeicher mit 150 MByte sowie bis zu 64 MByte Arbeitsspeicher durch das ARM9-System des Routers zur Verfügung. Typische Anwendungen, die sich direkt auf dem Router ausführen lassen, sind zum Beispiel Protokollwandlung, Condition Monitoring, Visualisierung oder Datenlogging mit Webserver. Dabei haben die Sandbox-Anwendungen Zugriff auf die serielle Schnittstelle des Routers, auf das Ethernet der LAN-Verbindung sowie auf die jeweilige gerätetypische WAN-Verbindung – im vorliegenden Fall also GPRS. Ebenso können eingehende SMS-Meldungen an die App in der Sandbox weitergeleitet und interpretiert werden. Genau diese Funktion nutzt Kärcher für die Fernabfrage von Zählerwerten und Fehlerspeichern.

Mit der App, die Insys icom für den Imon-Einsatz bei Kärcher geschrieben hat, wurden alle Funktionen des bishe-rigen GSM-Modems in der Sandbox des neuen Mobilfunk-Routers realisiert:

• die Interpretation der von der SPS im AT**-Format eingehenden Service- und Alarmmeldungen und Wandlung in Meldungstexte;
• frei definierbare Empfängergruppen für SMS- und E-Mail-Meldungen, letztere per SMS-to-E-Mail-Gateway; 
• die Interpretation eingehender SMS-Steuerbefehle und Wandlung in Pulsfolgen, die über die digitalen Ausgänge des Imon-G100 an die Waschanlagen-SPS ausgegeben werden;
• die Detektion von Not-Aus-Aktivierungen und Meldungsversand;
• der Empfang von Fehlercodes der SPS über die RS232-Schnittstelle.

Mit dem neuen Router steht Kärcher nicht nur eine funktionsgleiche Lösung, sondern auch eine Lösung zur Verfügung, deren Funktionsumfang sich durch Programmierung in der Sandbox künftig bedarfsgerecht anpassen oder erweitern lässt. Zudem eröffnet die LAN-Schnittstelle des Gerätes die Möglichkeit der browserbasierten Konfiguration von Router und App; damit erübrigt sich der Einsatz der ehemals erforderlichen, separaten Konfigurationssoftware. Darüber hinaus lässt sich der Router über sichere VPN-Netze remote konfigurieren. „Damit haben wir eine zukunftsorientierte Basis für weitere Entwicklungen geschaffen, um unseren Kunden auch in den kommenden Jahren zusätzliche Mehrwerte bieten zu können“, resümiert Berger. 

Die verwendeten Router können sämtliche cloudbasierten Formen der Fernüberwachung und zentralen Visualisierung nutzen: Die hierfür verfügbare Monitoring-App gestattet eine einfache, effiziente Überwachung der angeschlossenen Steuerungen und Geräte – und auch der eigenen Eingänge. 

Komfortable Überwachung per ‚Cloud-Leitstelle‘

Darstellung der Funktionen, die die App in der integrierten Linux-Umgebung des Routers übernimmt.

© Insys icom

Mit einem Cloud-Account der Smart IoT-Plattform von Insys icom oder mit über MQTT angebundenen, eigenen Cloud-Lösungen der Anwender lassen sich mit der Monitoring-App Messwerte, Ereignisse und Alarme zur Visualisierung und weiteren Verarbeitung übertragen oder in anderen spezifischen Infrastrukturen wie etwa ERP-Systemen nutzen. 

Über logische Verknüpfungen in der Monitoring-App sind zu überwachende Elemente, gewünschte Aktionen, beteiligte Personen oder Cloud-Dienste leicht zu kombinieren. Bereits in der App im Router lassen sich zudem einzelne Überwachungen verketten, um eskalierende Alarmierungen zu realisieren. In umgekehrter Richtung können Anwendungen direkt aus der Cloud heraus oder über automatische Aktionen vom Router gesteuert werden.

Komplexere und anwendungsspezifische Apps können Nutzer auch selbst in C oder C++ programmieren. Dazu steht online ein kostenloses Sandbox-Image zum Herunterladen bereit. Neben einem Demo- Video finden sich dort diverse Demo-Images mit Beispielfunktionen, mittels derer selbst Einsteiger schnell und einfach eigene Skripte und Programme erstellen können. Die umfangreichere Programmierung und Compilierung individueller Applikationen erfordert einen Linux-PC und das Software Development Kit (SDK) der Firma Denx. Neben C oder C++ sind andere Programmiersprachen wie etwa Perl oder Python verwendbar.

Autor:
Robert Torscht ist Applikationsingenieur bei Insys icom.

Edge Computing auf dem Router

Während die Sandbox noch für Geräte mit dem Insys-OS-Betriebssystem entwickelt wurde, läuft auf den neuesten Routern der Serien MRO und MRX mit der Firmware icom OS die icom SmartBox. Anders als ihr Vorgänger basiert letztere auf Linux-Con­tainer (LXC), in denen unterschiedliche Anwendungen autark und vollkommen voneinander getrennt laufen können. Jede Anwendung kann auf eine eigene IP- und MAC-Adresse zurückgreifen und damit – gleichsam wie ein virtuelles Gerät hinter dem Router – direkt adressiert werden. Dadurch unterscheidet sich die SmartBox von der Sandbox noch einmal deutlich bei Leistungsfähigkeit, Flexibilität und Anzahl parallel betriebener Anwendungen. Auch die direkte Kommunikation zwischen den Anwendungen ist möglich, so dass diese­ kombinierbar sind und – durch die Firewall der Router geschützt – sicher Daten austauschen können. Die Kommunikationsparameter für jede Anwendung lassen sich über das icom OS oder per Kommandozeile direkt konfigurieren. Auch eine Verschlüsselung ist möglich. 

(Insys icom auf der SPS IPC Drives: Halle 7, Stand 201)