Der Computer, in den meisten Fällen ein Heimcomputer, der nicht im Büro betrieben wird, wird zum kritischen Punkt der Installation. Obwohl er möglicherweise stets unterhalb seiner maximalen Rechenleistung arbeitet, kann seine nicht robuste Bauweise die Zuverlässigkeit des Netzwerks gefährden.
Andererseits erhöht das Hinzufügen eines PCs zu den anderen für das Projekt benötigten Hardwarekomponenten (Router, Switch und PC) den Stromverbrauch erheblich. Befindet sich die Anwendung an einem abgelegenen Standort mit begrenzter Stromversorgung durch Batterien und Solaranlagen, kann der Computer ein erheblicher Nachteil sein. Darüber hinaus bedeuten mehr Geräte auch mehr Kabelverbindungen, was die Zuverlässigkeit beeinträchtigen und den Platzbedarf erhöhen kann.
Neue Trends:
Immer mehr Anwendungen benötigen einen PC. Daher forscht und entwickelt der Bereich der industriellen Kommunikation neue Geräte, die über einfache Switches oder konfigurierbare Router hinausgehen.
Neue All-in-One-Geräte erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Sie bieten umfassende Switching-/Routing-Funktionen, serielle Portserver und digitale Ein-/Ausgänge, die sich von Technikern aller Art einfach programmieren lassen. Dies ermöglicht die Entwicklung kundenspezifischer Anwendungen direkt im Switch oder Router, zugeschnitten auf die spezifischen Anforderungen jedes Projekts. Dadurch bieten sie deutlich mehr Optionen als ein Konfigurationsmenü auf einem herkömmlichen Gerät.
Diese Geräte werden je nach ihren Funktionen als Embedded-Kommunikationscomputer oder Embedded-Router bezeichnet. Sie sind kompakt, effizient und wartungsfrei (ohne Lüfter oder bewegliche Teile) und ermöglichen die Integration verschiedener Geräte in ein einziges Gerät. Optional können sie je nach Projekt auch GPS, WLAN oder 3G beinhalten.
Die von ihnen gebotene Hardwareintegration führt zu weiteren direkten Vorteilen, wie beispielsweise der Softwareintegration, da es sich um ein einziges All-in-One-Gerät handelt. Sie enthalten außerdem alle notwendigen Programmierwerkzeuge und Treiber, um jegliche Anforderungen zu erfüllen.
JetBox-Geräte von Korenix Technology:
Die JetBox-Produktreihe besteht ausschließlich aus lüfterlosen Geräten und zeichnet sich daher durch hohe Zuverlässigkeit aus. Darüber hinaus verfügen die Standardmodelle ab Werk über einen erweiterten Betriebstemperaturbereich von -25 °C bis 70 °C.
Hierbei handelt es sich um eingebettete Linux-Computer mit Korenix' JetOS Linux-Betriebssystem, einer für JetBox angepassten Fedora-Variante. Je nach Modell sind zwei Versionen verfügbar: JETOS95 mit Kernel 2.6.21 und JETOS93 mit Kernel 2.6.20 für die einfacheren Modelle. Sie verfügen über verschiedene Ethernet-Schnittstellen, typischerweise einen WAN-Port und einen Multiport-Switch für das LAN, sowie mehrere serielle Schnittstellen und digitale Ein-/Ausgänge.
Da sie auf Linux basieren, sind sie vollständig offene Geräte, die ein hohes Maß an Kompatibilität bieten und von jedem Programmierertyp leicht programmiert werden können; außerdem gibt es zur Erleichterung der Arbeit eine kostenlose SDK-Entwicklungsumgebung.
Die Geräte selbst sind mit allen Kommunikationswerkzeugen ausgestattet, über die es möglich ist, Layer-2- und Layer-3-Funktionalitäten einfach über die Weboberfläche oder per Funktionsaufruf zu konfigurieren.
Somit führen diese einzigartigen Geräte VPN-, Firewall-, DMZ-, OSPF-, RIP-, DVMRP-, statische Routing-Funktionen (NAT, PAT-Protokolle) sowie Layer-2-Funktionen (DHCP, QoS, VLAN, SNMP, ACL usw.) aus.
Dank dieser Funktionen und der Integration wird das Konzept der kleinen Anwendung, die unter MSDOS/LINUX entwickelt wurde und die es ermöglichte, auf einem einfachen Computer sehr stabil zu arbeiten, wiederbelebt, nachdem sie durch die Notwendigkeit eines auf Windows basierenden Computers mit Lüftern viel von ihrer Zuverlässigkeit eingebüßt hatte.
Der Linux-PC ist über die serielle Konsole oder per Telnet aus dem LAN oder WAN erreichbar. Wie jeder andere verwaltbare Switch ermöglicht er zudem die webbasierte Konfiguration über das optionale Webmin-Menü.
Darüber hinaus enthält er alle notwendigen Software-Tools für serielle Schnittstellen, digitale Ein- und Ausgänge, 3G-Verbindungen und WLAN. Der Kernel umfasst eine Vielzahl von Treibern sowie die gängigsten Linux-Dienstprogramme zur Konfiguration und Verwaltung von 3G-PPP- (Punkt-zu-Punkt-) und WLAN-Verbindungen.
Besonders hervorzuheben sind Modelle mit PoE-Funktionalität an den LAN-Anschlüssen, da sie die direkte Stromversorgung von Peripheriegeräten ermöglichen, die über ein Ethernet-Kabel angeschlossen sind. Noch vorteilhafter sind Modelle mit Booster-Stromversorgung, die PoE-Funktionalität bereits mit einem 24-V-Gleichstromnetzteil ermöglichen. Dies ist ideal für den Einsatz in Fahrzeugen.
Für industrielle Automatisierungsanwendungen sind Modbus-kompatible Modelle erhältlich, die eine einfache Integration in SCADA-Systeme ohne spezielle Kommunikationssoftware ermöglichen. Das SCADA-System selbst kann direkt mit der JetBox kommunizieren.
Die Anwendungsgebiete für diese Geräte können sein: industrielle Automatisierung, Energieeffizienz, Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien, Kraftwerke und Umspannwerke, Transportsysteme, Mautsysteme, Parkplätze.
Beispiel 1: VPN-Serversystem zur Fernsteuerung von Anlagen
In einer Anlage mit mehreren entfernten Subnetzen, die durch ein WAN/Internet-Netzwerk getrennt sind, ist die am besten geeignete Lösung zum Schutz der Daten die Verwendung virtueller privater Netzwerke, der bekannten VPNs (Virtual Private Networks).
VPNs ermöglichen die Einrichtung von Tunneln über WANs hinweg, um Informationen zu schützen und den Zugriff darauf auf autorisiertes Personal zu beschränken. Der Jetbox 9500 fungiert als VPN-Server, um diese Tunnel zu terminieren und die Informationen zu entschlüsseln, sodass sie für Geräte im Netzwerk des Unternehmens transparent sind. Er
dient außerdem als Firewall mithilfe des weit verbreiteten Linux-Tools IPTables, was die Konfiguration vereinfacht. Darüber hinaus unterstützt er die Java Virtual Machine (JVM) und ermöglicht so die einfache Entwicklung von Java-basierten VPN-Anwendungen.
Darüber hinaus ermöglicht die JetBox 9500 VPN mit OpenVPN-Protokollen, IPsec mit PSK-Authentifizierung und RSA „links und rechts“.
Beispiel 2: Kundenspezifischer Seriell-zu-Ethernet-Konverter.
Mit einem JetBox-Basismodell wie dem JetBox-3300/3350i-w, das über „Serial2Net“ (eine Seriell-zu-Ethernet-Konverterfunktion) verfügt, können Daten von beliebigen seriellen Geräten direkt an einen Server weitergeleitet oder der Zugriff von jedem PC im Netzwerk auf beispielsweise eine Werks-SPS ermöglicht werden. Serial2Net ermöglicht die Erstellung eines kundenspezifischen Seriell-zu-Ethernet-Konverters, der auf die jeweiligen Anwendungsanforderungen zugeschnitten ist.
Die von Korenix bereitgestellte Anwendung Serial2Net ermöglicht die Erstellung von auf die Anwendung zugeschnittenen Programmen und verfügt außerdem über digitale Ausgänge, einen redundanten Ethernet-Anschluss und einen isolierten 2-kV-Seriellanschluss, falls dieser für industrielle Umgebungen benötigt wird.
Aufgrund ihrer geringen Kosten und Flexibilität werden sie in kommerziellen Anwendungen mit Barcode-Lesegeräten oder POS-Systemen (Point of Sale) eingesetzt.
Beispiel 3: Zahlungsterminal.
Auf Parkplätzen, Mautstellen oder anderen Zahlungsstellen kann eine JetBox, die ohne Lüfter und bewegliche Teile auskommt, herkömmliche Computer, WLAN-Zugangspunkte, LAN-Switches und Sicherheitsfirewalls ersetzen. Zudem minimiert sie den Wartungsaufwand.
JetBox verfügt über ein Steuerungsprogramm zur Verwaltung der verschiedenen an den Switch angeschlossenen Peripheriegeräte, darunter solche, die über PoE im LAN mit Strom versorgt werden, sowie solche, die über USB oder serielle Schnittstellen angeschlossen sind. Gleichzeitig ermöglicht es die Aktivierung digitaler Ausgänge und die Anzeige des Status digitaler Eingänge.
JetBox kann zudem die WLAN- und Netzwerkkommunikation mit der Steuerzentrale verwalten.
Dank der hohen Hardware- und Softwareintegration lassen sich so alle Steuerungsfunktionen auf einem einzigen, äußerst zuverlässigen Gerät realisieren. Darüber hinaus spart es Platz und Energie, was zu erheblichen Einsparungen bei Entwicklungs- und Wartungskosten führt.
Beispiel 4: DHCP-Server zur IP-Adressvergabe per Portnummer.
Um die Fernwartung des Systems zu vereinfachen, ist in der JetBox eine DHCP-Anwendung integriert, die dem an einen bestimmten LAN-Port angeschlossenen Gerät stets dieselbe IP-Adresse zuweist. Dadurch kann ein Ersatzgerät, das standardmäßig per DHCP konfiguriert ist, direkt an den entsprechenden Port angeschlossen werden, und die JetBox weist ihm dieselbe IP-Adresse wie zuvor zu. Dank dieser DHCP-Anwendung in der JetBox entfällt die manuelle Konfiguration der IP-Adresse. Auch die Möglichkeit, dass DHCP eine zufällige IP-Adresse zuweist, die Probleme für das neue Ersatzgerät verursachen könnte, wird vermieden. So kann jeder das Gerät austauschen, ohne dass ein Techniker es konfigurieren muss.
Beispiel 5: IP-Videoüberwachungssystem in einem Bus
Eine einzige JetBox ist in der Lage, das Überwachungssystem mit Strom zu versorgen und zu verwalten, die Zahlungsabwicklung und den Ticketdruck zu übernehmen sowie die Verbindung zur Leitstelle herzustellen.
Dank der PoE-Booster-Funktion versorgt die JetBox standardmäßige 48V-PoE-Kameras mit Strom über einen 12- oder 24V-Eingang (den fahrzeugeigenen).
Die Kommunikation mit der Steuerzentrale erfolgt per WLAN oder, falls dies nicht möglich ist, über das 3G-Mobilfunknetz mithilfe einer auf dem JetBox selbst laufenden Anwendung. Diese sorgt für einen schnellen Verbindungswechsel, um Ausfallzeiten zu minimieren. Dank des SD-Speicherkartensteckplatzes ermöglicht das Gerät zudem die lokale Bildaufzeichnung.
Schließlich kann die JetBox über die seriellen Schnittstellen das Busticketsystem sowie die digitalen Ein- und Ausgänge für die Anzeigen und Alarmtasten steuern.
Beispiel 6: SCADA-System für elektrische Umspannwerke.
Zur Datenerfassung von über 150 über ein großes Gebiet verteilten Umspannwerken wird in jedem Umspannwerk eine JetBox eingesetzt. Diese JetBox unterstützt die Konvertierung zwischen den Protokollen Modbus und SNMP (Simple Network Management Protocol). Sie fungiert als Modbus-zu-SNMP-Gateway und ermöglicht es Technikern, die Prozesse von Geräten im Modbus-Modus lokal zu überprüfen und anzupassen. Die Daten werden auf SD-Karten gespeichert und anschließend über Ethernet-Ports übertragen. Dank digitaler Ein- und Ausgänge ermöglicht sie zudem die Steuerung von Prozessanzeigen und Schaltern, während die seriellen Schnittstellen die Verwaltung von Modbus/RTU-Geräten erlauben.
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