Anwendung Microservices: SmartHome & Industrie 4.0 – Zwillinge im Geiste

Wie Industrie 4.0-Lösungen auf die Gebäudeautomatisierung übertragen werden können – ein Anwendungsbeispiel.

Normalerweise beschäftigen wir uns mit Szenarien aus dem Industrie 4.0-Umfeld, doch als wir letzte Woche den KNX-Bus unseres Bürogebäudes an unser Microservice-Framework angekoppelt haben mussten wir feststellen: es gibt erstaunliche Parallelen zwischen den Welten SmartHome und Industrie 4.0!

Im Folgenden ein Erlebnisbericht für alle, die schon einmal mit dem Gedanken gespielt haben, ihr Eigenheim zu programmieren…

 

Parallelen zwischen SmartHome und Industrie 4.0 Quelle: SINTEC Informatik GmbH

Parallelen zwischen SmartHome und Industrie 4.0
Quelle: SINTEC Informatik GmbH

Aus der Gegenüberstellung der beiden Anwendungsfelder in der Abbildung oben erkennt man, dass die zentrale Komponente das sog. Gateway ist, das die Busdaten per IP-Verbindung ins lokale Netzwerk oder die Cloud überträgt.

Zwar transportiert der KNX-Bus (früher: EIB, Europäischer Installationsbus) mit seinen 9.600 Bit/s nur einen Bruchteil der Daten, die Industriebusse wie PROFIBUS oder CANopen bewältigen können – dies ist jedoch für das Anwendungsgebiet Gebäudeautomatisierung völlig ausreichend.

Da wir zwar sämtliche Internet-Technologien beherrschen, aber Neulinge im Bereich der Gebäudeautomatisierung sind, suchten wir nach einem Gerät, das uns den Zugriff auf die an den KNX-Bus angeschlossenen Schalter und Sensoren über eines der gewohnten Internet-Protokolle zur Verfügung stellt.

Gateways als Protokollumsetzer

Es gibt auf dem Markt mittlerweile eine Vielzahl von KNX-Gateways, die sich in einem Preisbereich von 50 bis 800€ bewegen. Wir entschieden uns für den KNX IP BAOS 771 der Firma Weinzierl aus Deutschland. Dieses Gateway stellt uns den Zugriff auf bis zu 250 Geräte am KNX-Bus über Internet-Protokolle zur Verfügung:

Weinzierl KNX IP BAOS 771 Hardware und ETS-Projektierungs-Software

Weinzierl KNX IP BAOS 771 Hardware und ETS-Projektierungs-Software

Zunächst nahmen wir an, direkt mit der Entwicklung loslegen zu können – doch da hatte uns das KNX-Konsortium einen Strich durch die Rechnung gemacht: für die Programmierung des KNX-Busses ist dringend eine kostenpflichtige Projektierungssoftware ETS notwendig. Ohne diese Software ist auch das KNX IP BAOS 771 nutzlos! Zum Glück konnte uns der Installateur unseres Vertrauens weiterhelfen und wir baten ihn, mit seinem Laptop und der darauf installierten ETS4-Software  bei uns vorbeizuschauen.

Projektierungssoftware als Schlüssel zum System

Die ETS Projektierungssoftware enthält zum einen ein Verzeichnis aller bei uns im Haus installierten KNX Buskomponenten (z. B. Lichtschalter, Bewegungssensoren, Temperaturfühler), zum anderen hat man dadurch Zugriff auf eine zentrale Datenbank, die alle bekannten KNX-Produkte enthält.

Um nach dem Verbinden des KNX IP BAOS 771 mit dem Gebäudebus und einem Ethernet-Router tatsächlich auf einen Lichtschalter über das KNX-Gateway zugreifen zu können, sind folgende Schritte notwendig:

  1. Projektierungs-Software ETS laden
  2. Aus der zentralen Datenbank das KNX IP BAOS 771 als Produkt in ETS hinzufügen
  3. Die Parameter-Seite des KNX IP BAOS 771 öffnen – dort sieht man nun 250 leere Parameter
  4. Per Drag & Drop ein Bus-Gerät (z. B. Lichtschalter) auf einen der 250 Parameter ziehen und dann entsprechend benennen
  5. Die geänderte Konfiguration über ETS übertragen (=Programmierung des KNX-Busses)
  6. Jetzt kann man per URL im Browser den Status des Lichtschalters ändern (0=Licht aus, 1=Licht an)

Uns hat es während der Testphase sehr viel Spaß gemacht, gezielt unwissende Kollegen per Geisterhand an ihrem Arbeitsplatz zu „erleuchten“…

Auch in der Welt der Industrieautomatisierung benötigt man eine Projektierungssoftware wie z. B. Siemens SIMATIC Step 7.

Integration in die eigene Software-Welt

Unser Ziel war es, die Steuerung der Gebäudeautomatisierung in einen neuen Microservice zu kapseln und diesen mit Hilfe eines vorhandenen Authentifizierungs-Microservices abzusichern. Mit Hilfe des Web-Interface der KNX IP BAOS 771 war es sehr einfach, lesende und schreibende Zugriffe auf die Busgeräte zu realisieren:

Schematischer Aufbau unserer programmierbaren Gebäudeautomatisierung

Schematischer Aufbau unserer programmierbaren Gebäudeautomatisierung

Da das Interface keine Möglichkeit bietet, den Zugriff über Login-/Password abzusichern, haben wir dies kurzerhand über die Mechanismen unseres hauseigenen s3f Microservice Frameworks nachgerüstet.

Abschließend betrachtet, ist die entstandene Lösung exakt wie eine Industrie 4.0-Lösung aufgebaut – nur das hier das Weinzierl KNX IP BAOS 771 anstelle eines Feldbus-Gateways (z. B. NEXCOM NIO 100) zum Einsatz kommt.

Wollen auch Sie Microservices für sich nutzen?

Über den Autor:

Ralph Göllner beschäftigt sich seit 1996 ausschließlich mit Technologien aus dem Internetbereich und lernt ständig neue Methoden kennen, um in komplexen Projekten die Mitarbeiter aus Entwicklung, Fachbereichen, Administration und Betrieb miteinander gewinnbringend zu vernetzen.

Bereits 1996 wurde er von Microsoft als Professional Solution Developer erstmals zertifiziert und hat seitdem viele Auszeichnungen in den verschiedensten Themengebieten von Datenbanken (MCTS SQL Server) über Cloud- und Collaboration-Themen (MCPD Azure, MCPD Sharepoint 2010) bis hin zu aktuellen Frontend-Themen (MCTS HTML5/Javascript) erhalten.

Bei SINTEC legte er die Grundlagen für das innovative s3f Microservice Framework und treibt als zertifizierter SCRUM-Product Owner die ständige Weiterentwicklung nach dem DevOps-Prinzip voran.

Smarter_Mittelstand_5
/von

SINTEC auf der Messe Smarter_Mittelstand – Digitalisierung 4.0

Als Aussteller besuchten wir die Messe "Smarter Mittelstand - Digitalisierung 4.0" in der Meistersingerhalle in Nürnberg, wo interessante Informationen zur Digitalisierung in mittelständischen Unternehmen ausgetauscht werden konnten. Unser Business Development Manager Dirk Kühnert vertrat SINTEC mit einem Fachvortrag zum Internet of Things.
Smarter_Mittelstand_5
/von

SINTEC auf der Messe Smarter_Mittelstand – Digitalisierung 4.0

Als Aussteller besuchten wir die Messe "Smarter Mittelstand - Digitalisierung 4.0" in der Meistersingerhalle in Nürnberg, wo interessante Informationen zur Digitalisierung in mittelständischen Unternehmen ausgetauscht werden konnten. Unser Business Development Manager Dirk Kühnert vertrat SINTEC mit einem Fachvortrag zum Internet of Things.
Smarter_Mittelstand_5
/von

SINTEC auf der Messe Smarter_Mittelstand – Digitalisierung 4.0

Als Aussteller besuchten wir die Messe "Smarter Mittelstand - Digitalisierung 4.0" in der Meistersingerhalle in Nürnberg, wo interessante Informationen zur Digitalisierung in mittelständischen Unternehmen ausgetauscht werden konnten. Unser Business Development Manager Dirk Kühnert vertrat SINTEC mit einem Fachvortrag zum Internet of Things.