Embedded Linux Maschinensprache

Embedded Linux konnte sich in den letzten Jahren erfolgreich in der Automatisierung und Messtechnik für die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen etablieren. Tatsächlich eignet sich Linux auch als Basis für M2M-basiertes Condition-Monitoring.

Embedded Linux konnte sich in den letzten Jahren erfolgreich in der Automatisierung und Messtechnik für die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen etablieren. Tatsächlich eignet sich Linux auch als Basis für M2M-basiertes Condition-Monitoring.

Von der simplen Visualisierung über Ethernet/Feldbus-Protokollkonverter bis hin zum Echtzeit-Ethernet – in unzähligen Anwendungen dient ein eingebettetes Linux-Betriebssystem als Softwarebasis.

Im Vergleich zu anderen Betriebssystemen zeichnet sich Linux besonders durch seine herausragenden Kommunikationsfähigkeiten, seine Modularität und seine Skalierbarkeit aus. Dadurch ist Linux auch für den relativ jungen Anwendungsbereich der M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine) als eingebettetes Betriebssystem besonders geeignet. Auf Grundlage eines M2M-Systems lassen sich zum Beispiel in einer Fertigung unterschiedliche Condition-Monitoring-Anwendungen realisieren, also die Zustandsüberwachung von Maschinen und Antrieben. Dabei überwachen verschiedene Sensoren kontinuierlich zum Beispiel die Temperatur und Stromaufnahme sowie das Laufgeräusch eines Motors. Abweichungen, die als erste Anzeichen eines Problems gewertet werden können, sollen automatisch registriert werden. Die für das Condition-Monitoring notwendigen Komponenten müssen sich einfach und kostengünstig in die Kommunikations- und Dateninfrastruktur einer Fertigungsumgebung einfügen lassen. Bestehende Netzwerkstrukturen wie zum Beispiel ein Industrial-Ethernet oder unterschiedliche Feldbussysteme sind dabei ebenso wie bereits vorhandene ERP-Datenbanken zu nutzen.

Wer kommuniziert?

Bei genauer Betrachtung ist M2M zunächst einmal ein neuer Begriff für Telemetrie- (die automatische Fernübertragung beliebiger Messwerte), SCADA- (Supervisory, Control and Data Acquisition) und Telematik-Applikationen. Die meisten M2M-Anwendungen basieren aber – im Gegensatz zu Telemetrie-, SCADA- und Telematik-Projekten – weitestgehend auf etablierten Standards. Besonders bei den verwendeten Kommunikationsprotokollen ist dies zu erkennen. In einer Telemetrielösung findet man zum Beispiel vollständig proprietäre Lösungen, die teilweise sogar in Hinblick auf einen ganz bestimmten Kunden oder eine bestimmte Anwendung entwickelt wurden. M2M-Konzepte nutzen mit TCP/IP etc. hingegen offene Protokolle. Ähnlich sieht es bei den Datenformaten aus.

Eine M2M-Anwendung besteht aus den drei Bausteinen »M2M-Device«, Kommunikationsnetzwerk (LAN, WLAN, Telefonnetz/ISDN, GSM-Mobilfunknetz u.a.) und Back-end-Server. Über das M2M-Device wird bei einer Condition-Monitoring-Anwendung eine beliebige Sensorik (X) mit einer IT-Anwendung (Y) verknüpft. Bild 1 zeigt den grundsätzlichen Zusammenhang.

Das M2M-Device ist in der Regel ein sehr flexibles Rechnersystem, das auf einer Seite mit einer geeigneten Sensorik verbunden ist. Die andere Seite ist an ein Netzwerk gekoppelt. Eine solche Funktionseinheit benötigt – neben einem modularen Hardwarekonzept – softwareseitig ein multitaskingfähiges Betriebssystem mit einem einfachen Treibermodell und einem leistungsfähigen Protokollstack. Das M2M-Device kommt innerhalb einer M2M-Applikation meistens mehrfach vor.

Der Back-end-Server bildet den Datenintegrationspunkt. Er ist in einer typischen M2M-Anwendung nur einmal zu finden. Auf diesem Server werden die Daten für das Condition-Monitoring gesammelt. Daher sind auf diesem Rechner spezielle Datenbankprogramme erforderlich. Auf Grund der Verbindung zum Kommunikationsnetzwerk benötigt ein solcher Server ebenfalls einen sehr guten Protokollstack. Des Weiteren sind verschiedene Serverprogramme, wie zum Beispiel HTTP, FTP, SMTP/POP3 usw. erforderlich. Da der Back-end-Server die unterschiedlichsten Daten sammelt, um sie an andere IT-Anwendungen weiterzugeben, ist eine umfangreiche Unterstützung für XML, Web Services (SOAP) sowie SQL erforderlich. Linux ist für einen Back-end-Server geradezu prädestiniert, da für dieses Betriebssystem die erforderlichen Protokolle, Server, XML- und Datenbankwerkzeuge zur Verfügung stehen und selbst in einfachsten Distributionen mitgeliefert werden.