Raspberry Pi für die Industrie

Die Adaption geht munter weiter

24. März 2022, 8:30 Uhr | Tobias Schlichtmeier
Der Raspberry Pi ist mittlerweile in der Industrie angekommen. Die Nachfrage kommt von den Entwicklern selbst und ist so stark, dass einige Unternehmen den Einsatz wagten und konsequent weiterführen. Kontron bringt »Pi-Tron« auf den Markt
© Daniel CHETRONI/ | stock.adobe.com

Der Raspberry Pi – ursprünglich für Studium vorgesehen, ist mittlerweile in der Industrie angekommen. Die Nachfrage kommt von den Entwicklern selbst und ist so stark, dass einige Unternehmen den Einsatz wagten. Kontron bringt in diesem Jahr eine neue Version des »Pi-Tron« auf den Markt.

»Immer häufiger wollten Kunden ein Gerät haben, das auf dem Raspberry Pi basiert«, erwidert Holger Wußmann, Geschäftsführer bei Kontron Electronics, auf die Frage, warum das Unternehmen ursprünglich begann, den Pi-Tron zu entwickeln. Gerade viele junge Entwickler möchten ihre eigenen Projektideen, die sie auf dem Pi aufsetzen, später einfach und effizient in die industrielle Applikation übernehmen.

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Holger Wußmann ist Geschäftsführer von Kontron Electronics. Der Diplom-Elektrotechniker ist seit mehr als 20 Jahren in leitenden Positionen in Unternehmen der Automatisierungstechnik und der Embedded-Branche tätig
Bild 1. Holger Wußmann ist Geschäftsführer von Kontron Electronics. Der Diplom-Elektrotechniker ist seit mehr als 20 Jahren in leitenden Positionen in Unternehmen der Automatisierungstechnik und der Embedded-Branche tätig.
© Kontron Electronics

»Irgendwann gingen mir die Argumente aus, kein Gerät auf Basis des Raspberry Pi zu entwickeln, obwohl ich anfangs nicht begeistert war«, so Wußmann (Bild 1) weiter. Schließlich wurde der Raspberry Pi vor allem für Hobby und Studium entwickelt, nicht für die Industrie.

Gerade die große und starke Entwickler-Community spricht aus Sicht von Holger Wußmann aber dafür, den Raspberry für die Industrie aufzubereiten. Denn sehr große Mengen an Softwarecode sind bereits vorhanden, müssen nicht mehr mühsam von Null aufgesetzt werden.

 Der »Pi-Tron CM3+« lässt sich ganz einfach auf der Hutschiene montieren
Bild 2. Der »Pi-Tron CM3+« lässt sich ganz einfach auf der Hutschiene montieren.
© Kontron Electronics

Zudem ist der Raspberry Pi modular einsetzbar. Der Erfolg gibt Wußmann Recht: »Vom Pi-Tron CM3+ auf Basis des Compute Modules 3+ (CM3+) der Raspberry Pi Foundation fertigen wir etwa 10.000 Stück pro Jahr (Bild 2). Wir zielen auf das Seriengeschäft ab.« Ursprünglich kommt Kontron Electronics aus der Mikroprozessor-Welt mit seinen i.MX- und STM-Prozessoren. Wußmann war überrascht, wie stark der Raspberry Pi in die Industrie drängt. Kunden seien mehrfach nicht von anderen Produkten zu überzeugen gewesen. Mit dem CM3+ ist es dem Unternehmen gelungen, ein tragfähiges Produkt zu entwickeln und viele Kunden zu gewinnen

Vielfältige Einsatzbereiche

Auf der embedded world in Nürnberg präsentiert Kontron den »Pi-Tron CM4« erstmals der Öffentlichkeit
Bild 3. Auf der embedded world in Nürnberg präsentiert Kontron den »Pi-Tron CM4« erstmals der Öffentlichkeit.
© Kontron Electronics

Mit Erscheinen des Compute Module 4 (CM4) im Jahr 2020 ergaben sich für Kontron neue Optionen. So plant das Unternehmen aus Frickenhausen im Landkreis Esslingen eine neue Version des Pi-Tron: »Der Pi-Tron CM4 (Bild 3) setzt sich aus unserem Baseboard und dem aufgesteckten CM4 zusammen (Bild 4). Beim CM4 geht die Foundation weg von SO-DIMM hin zu einem aufsteckbaren Modul mit proprietärem Formfaktor und ebensolcher Steckerbelegung.«

Außerdem hat sich der Funktionsumfang deutlich verändert, ein leistungsstärkerer Prozessor, WiFi- und Bluetooth-Optionen sowie verschiedene Speichervarianten sind verfügbar. »Das ermöglicht es uns, die Module sehr anwendungsspezifisch auszuwählen und erhöht die Produktvielfalt – von außen sieht der neue Pi-Tron aber ganz genauso aus wie der alte, da das Gehäuse denselben Formfaktor hat.«

Somit können Entwickler den Pi-Tron im Schaltschrank ganz einfach mit dem neuen Gerät ersetzen. Über den M.2-Anschluss lassen sich außerdem Erweiterungsmodule für Kommunikation oder KI einsetzen. Displays lassen sich über eine LVDS- oder eine Standard-HDMI-Buchse anschließen. Vorher waren lediglich Displays der Raspberry Pi Foundation adaptierbar, die wenig Auswahl und Gestaltungsmöglichkeiten bieten.

Nicht nur der Schaltschrank ist ein möglicher Einsatzort des Pi-Tron. »Entwickler können das Gerät ebenso in ein Gehäuse in eine Komplettanwendung integrieren oder mit Gummifüßen auf die Werkbank stellen – die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig – wir wollen sie auch gar nicht begrenzen. Unser Ziel ist das Seriengeschäft, jedoch verkaufen wir den Pi-Tron ebenfalls an Bastler in unserem Onlineshop«, so Wußmann weiter. Mit Codesys als Software ist der Pi-Tron zudem eine echte SPS-Alternative. Geht es nach Kontron, hält der Pi-Tron über diesen Weg Einzug in die Automation, ersetzt proprietäre Steuerungen oder Datenlogger und findet sich in Edge-Gateways oder Gebäudesteuerungen wieder.

 So sieht die Platine des »Pi-Tron CM4« aus
Bild 4. So sieht die Platine des »Pi-Tron CM4« aus.
© Kontron Electronics

Verkauft wird der Pi-Tron als schlüsselfertiges Standardgerät. Ab Losgröße 500 entwickeln die Esslinger auch kundenspezifisch mit eigener Basisplatine. Erste Anwendungen in der Fabrikautomation gibt es laut Wußmann bereits. In der Automobilproduktion werde der Pi-Tron als Steuerung eingesetzt. Solche Projekte sind bisher noch die Ausnahme. Größere Absatzzahlen wurden im Einzelhandel, bei Gateways und im Gerätebau erzielt.

»Im letzten Jahr haben wir in Supermärkten die Datenlogger zur Personenzählung mit einem Pi-Tron ausgestattet. Die Logger zählen die Anzahl der Kunden in Einkaufsmärkten und geben sie über einen Bildschirm aus«. Mit der neu eingeführten HDMI-Schnittstelle des CM4 können nun auch Human Machine Interfaces (HMIs) angesteuert werden. »Wir stellen im Gerät auch LVDS zur Verfügung, sodass man an unser Gerät eine Vielzahl gängiger LVDS-Displays anklemmen kann«.

Vorrecht sichern, Engpässe abwarten

Erste Prototypen fertigt das Unternehmen bereits, sie befinden sich aktuell zur Freigabe im EMV-Labor. Nach einem Re-Design produziert Kontron Electronics die erste Nullserie und stellt den Pi-Tron CM4 auf der embedded world in Nürnberg der Öffentlichkeit vor. Der Start der Serienfertigung ist laut Wußmann im dritten Quartal 2022 geplant. Ob das funktioniert, weiß selbst Wußmann nicht: »Die Raspberry Pi Foundation stellt uns derzeit vor Lieferprobleme – das CM3+ für den aktuellen Pi-Tron ist derzeit nahezu überhaupt nicht erhältlich. Von den vielen Versionen des CM4 sind derzeit ausschließlich bestimmte Versionen lieferbar und selbst diese lediglich in limitierter Menge.« Die Telefone und Online-Chats bei Kontron laufen derzeit heiß: »Unsere Teams sind ständig dabei, neue Informationen zu verarbeiten und zu versuchen, Kundenaufträge zu ändern. Viele Kunden fordern bestimmte Konfigurationen, die wir nicht bedienen können. Wir müssen uns eng mit unseren Kunden abstimmen, welche Ersatzmöglichkeiten es in diesen Fällen gibt«, beschreibt Wußmann die Situation in den Büros in Frickenhausen und den Homeoffices.

Wie so viele andere Unternehmen, spürt ebenso Kontron Electronics die Lieferengpässe. Nicht allein Chips, sondern auch andere Bauteile wie Relais oder Widerstände sind knapp, berichtet Wußmann und denkt, die Lieferengpässe werden noch bis ins Jahr 2023 anhalten. »Wir versuchen kurzfristig zu denken und Lieferungen für die nächsten drei Monate zu sichern. Aufträge für Dezember greifen wir momentan gar nicht an. Wir bestellen zwar unsere Teile, um uns das Anrecht zu sichern, mehr können wir derzeit jedoch nicht ausrichten. Unseren Kunden raten wir zu frühzeitigen Bestellungen mit Vorlaufzeiten von einem Jahr und mehr. Es ist ein Kampf, jedes einzelne Produkt zu fertigen und auszuliefern.«

Open Source trifft den Nerv der Zeit

Sieht man von Lieferengpässen und Preissteigerungen ab, ist Kontron Electronics mit dem Pi-Tron ein solides Industrieprodukt gelungen, das die Akzeptanz der Entwickler findet. Mit der Vernetzung wächst auch das Bedürfnis nach sicherer Software und sicherem Code. Hierbei greifen viele Entwickler zunehmend auf Open-Source-Softwarecode zurück. Ein weiterer Punkt für den Einsatz des Pi-Tron ist, dass er kompatibel zu dem von der Foundation bereitgestellten Betriebssystem ist, erklärt Wußmann. Zudem stattet Kontron die Baseboards mit Bauteilen aus, die die Community unterstützt – alle Schnittstellen funktionieren nach einfacher Konfiguration. »Unser Support hilft zudem bei auftretenden Problemen. Allerdings wollen wir, dass Fehler erst gar nicht auftreten. Viele User kommen zu uns, weil sie den Raspberry Pi von Ausbildung oder Studium kennen. Sie können zunächst Code herunterladen und experimentieren und ihn später in ihr Projekt übernehmen.« Diese niedrigen Einstiegshürden macht sich Kontron Electronics zunutze und garantiert schnellen Erfolg für den Entwickler. »Das ist nicht unser Hauptverdienst, sondern war unsere ursprüngliche Motivation, uns mit dem Raspberry Pi zu beschäftigen«.

Künstliche Intelligenz auf dem Vormarsch


Die starke Vernetzung in der Industrie ist nicht mehr rückgängig zu machen, in dem Zuge sind außerdem Applikationen der künstlichen Intelligenz (KI) und Edge Computing auf dem Vormarsch. Nativ ist der Pi-Rechner zwar nicht für den Einsatz bei KI-Projekten vorgesehen, dennoch kann er eine gute Ausgangsbasis bilden. Mit dem M.2-Interface ist der Pi-Tron beliebig erweiterungsfähig, zum Beispiel mit KI-Modulen. Kontron bietet hierfür den Google-Coral-Chip an und arbeitet mit dem israelischen KI-Spezialisten Hailo zusammen. »Somit können wir sofort eine lauffähige KI-Applikation aufbauen. Möchte ein Entwickler den Hailo-8-Chip auf seinem Modul integrieren, bieten wir das als kundenspezifische Entwicklung gerne an. Wir implementieren den Chip zusammen mit Peripherie wie Kamerainterface und sonstigen Schnittstellen auf einem Board.« Viele Entwickler befinden sich derzeit bei KI in der Erprobungsphase. Sie möchten ein wenig herumprobieren, Prototypen entwickeln, Zielgruppe und Zielkonfiguration ermitteln. Es sind auch Projekte im Bereich TSN, Ethernet-Kommunikation oder LTE-Module möglich, weiß Wußmann. »Wir haben alle Möglichkeiten und bieten sie auch an«.

Kontron Electronics

Kontron Electronics ist ein Full-Service-Anbieter im Bereich Elektronik, Entwicklung und Fertigungsdienstleistungen. Das Unternehmensportfolio umfasst firmeneigene und kundenspezifische Produkte, Entwicklungs- und Konstruktionsdienstleistungen komplexer Elektronikkomponenten, -Module und -Systeme sowie Produktions- und Montagedienstleistungen für komplette Baugruppen. Das Unternehmen hat 350 Mitarbeitende an den Standorten in Deutschland und in den Produktionsstätten in Ungarn.
www.kontron-electronics.de

 


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