DigiKey und Würth Elektronik - Vereinfachung des IIoT

Da sich das industrielle Internet der Dinge (IIoT) in verschiedenen Branchen immer mehr durchsetzt, steigt die Nachfrage nach nahtloser Integration, zuverlässiger Vernetzung und effizienten Bereitstellungslösungen weiter an.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, haben DigiKey und Würth Elektronik eine Partnerschaft geschlossen, um ein umfangreiches Sortiment an Produkten und Tools anzubieten, die die IIoT-Implementierung vereinfachen. Mit dem Schwerpunkt auf Vernetzung, Entwicklungsressourcen und Effizienz finden Unternehmen die Unterstützung, die sie benötigen, um ihre Abläufe mühelos zu verändern.

In diesem Artikel werden einige der Lösungen für IoT-Vernetzung und -Sensoren, Entwicklungs- und Bereitstellungstools sowie Strategien zur Steigerung der IIoT-Effizienz untersucht. Ob es darum geht, Cloud-Vernetzung zu ermöglichen oder Altsysteme nachzurüsten, DigiKey und Würth Elektronik haben die Bausteine für eine vernetzte Zukunft.

IoT-Vernetzung und Sensoren

Robuste Vernetzung und zuverlässige Sensortechnologie sind das Herzstück eines jeden IoT-Ökosystems. DigiKey und Würth Elektronik bieten eine umfassende Reihe von Lösungen an, die auf diese kritischen Anforderungen zugeschnitten sind. Von Modulen für Wi-Fi und Bluetooth Low Energy (BLE) bis hin zu fortschrittlichen HF- und Multiprotokoll-Modulen ermöglicht dieses Portfolio eine nahtlose Kommunikation in verschiedenen industriellen Anwendungen.

Die BLE-Produktreihe von Würth Elektronik mit dem Namen „Bluetooth Smart“ bringt die drahtlose Bluetooth-Vernetzung in kleine, kostengünstige, batteriebetriebene Geräte, die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Diese Technologie ist der Schlüssel zu einer Vielzahl wichtiger Anwendungen wie Sensoren im Gesundheitswesen, Fernsteuerungen, Uhren und vielem mehr. Zum Beispiel das Proteus-I Bluetooth Smart 4.2 Modul BLE von Würth Elektronik, das sich durch einen extrem niedrigen Spitzen-, Durchschnitts- und Leerlaufstromverbrauch sowie eine lange, mehrjährige Batterielebensdauer, niedrige Kosten, Interoperabilität mit mehreren Anbietern und eine verbesserte Reichweite auszeichnet.

Abbildung 1: Das Proteus-I Bluetooth Smart 4.2 Modul BLE von Würth Elektronik (2608011024000). (Bildquelle: Würth Elektronik)

Wenn Wi-Fi-Vernetzung wichtiger ist, dann ist das WLAN-Modul Calypso von Würth Elektronik genau das Richtige, ein kompaktes Wi-Fi-Modul auf Basis von IEEE 802.11 b/g/n mit einem vollwertigen TCP/IP-Stack. Calypso lässt sich dank der Randperforation, der intelligenten Antennenkonfiguration und der einfach zu verwendenden AT-Befehlsschnittstelle problemlos in jede Embedded-Anwendung integrieren. Das Modul unterstützt auch IPv4 und IPv6 und implementiert gleichzeitig wichtige Netzwerkanwendungen wie SNTP, DHPv4, DHCPv6, mDNS, HPPT(S) und MQTT. Das Wi-Fi-Modul Calypso wurde speziell für industrielle Anwendungen entwickelt und bietet moderne Sicherheitsfunktionen wie sechs sichere Sockets, sicheres Booten, Speicherung und OTA-Updates. Außerdem eignet es sich als Ersatz für serielle Kabel und stromsparende IoT-Anwendungen mit Cloud-Vernetzung.

Abbildung 2: Wi-Fi-Funkmodul Calypso von Würth Elektronik (2610011025000). ( Bildquelle: Würth Elektronik)

Wenn sowohl Wi-Fi- als auch Bluetooth-Funktionen benötigt werden, sind die Multiprotokoll-Module von Würth Elektronik eine gute Wahl. Das Funkmodul WIRL-COMB: Stephano-I von Würth Elektronik ist ein kleines Funkmodul für IoT-Anwendungen, das Wi-Fi- und BLE-Funktionen in einem stromsparenden, intelligenten Gehäuse vereint. Stephano-I eignet sich besonders für eingebettete Systeme, die drahtlose Kommunikationsfunktionen benötigen, die dank der UART-Schnittstelle leicht integrierbar sind und über AT-Befehle gesteuert werden.

Abbildung 3: Funkmodul WIRL-COMB: Stephano-I (2617011025000). ( Bildquelle: Würth Elektronik)

Diese Produktpalette ist zwar großartig, aber manchmal erfordert ein Szenario einen maßgeschneiderten Ansatz. Für diesen Fall bietet Würth Elektronik auch per Firmware anpassbare Lösungen wie das Funkmodul Ophelia-III an. Die Funkmodule Ophelia-III von Würth Elektronik sind für drahtlose Kommunikation zwischen Geräten wie Steuersystemen, Fernbedienungen und Sensoren konzipiert Ohne vorinstallierte Firmware bietet Ophelia-III die Flexibilität, proprietäre Firmware zu integrieren oder das nRF-Connect-SDK von Nordic für benutzerdefinierte Anwendungen wie Bluetooth® LE (BLE), Zigbee® oder Thread zu nutzen. Das Modul verfügt über eine integrierte Leiterplattenantenne und bietet die Möglichkeit, zu Reichweitenerhöhung eine externe Antenne anzuschließen. Der Chip nRF52840 bildet das Herzstück den Moduls und sorgt für eine hohe Performance bei niedrigem Stromverbrauch. Das Funkmodul Ophelia-III ist mit zusätzlichen Pins für den Anschluss benutzerspezifischer Geräte oder Sensoren ausgestattet, wodurch es vielseitig einsetzbar ist und auf eine Anwendung zugeschnitten werden kann.

Abbildung 4: Funkmodul Ophelia-III (2611011022000). ( Bildquelle: Würth Elektronik)

Ergänzt werden diese Netzwerkoptionen durch MEMS-Sensoren (MEMS: MikroElektroMechanisches System), die eine präzise Datenerfassung für die Überwachung und Automatisierung ermöglichen. Zusammen bilden diese Technologien die Grundlage von IIoT-Systemen, die Unternehmen in die Lage versetzen, vernetzte, datengesteuerte Abläufe mit Leichtigkeit und Skalierbarkeit einzurichten.

Abbildung 5: 3-Achsen-Beschleunigungssensor WSEN-ITDS (2533020201601). ( Bildquelle: Würth Elektronik)

Würth Elektronik bietet ein breites Portfolio an MEMS-Sensoren, die Sie auf der DigiKey-Website finden können. Diese MEMS-Sensoren sind in der Lage, Temperatur, Druck, Beschleunigung und mehr zu messen und werden von den SDKs und Evaluierungsboards von Würth Elektronik vollständig unterstützt.

Entwicklungs- und Bereitstellungstools

Die Entwicklung und Bereitstellung von IIoT-Lösungen kann oft ein komplexer und ressourcenintensiver Prozess sein. Würth Elektronik vereinfacht dies mit einer Reihe von Open-Source-SDKs und Evaluierungsboards über seine modularen und stapelbaren FeatherWing-Boards. Die in C geschriebenen Open-Source-SDKs von Würth Elektronik sind vollständig an die jeweiligen Anforderungen anpassbar. Diese SDKs ermöglichen die nahtlose Integration einer Vielzahl von Sensoren mit IIoT-Systemen, was Einblicke in Echtzeit und automatisierte Entscheidungen erleichtert.

Darüber hinaus vereinfachen Entwicklungskits für die Cloud-Vernetzung die Integration in Cloud-basierte Ökosysteme und ermöglichen schnellere und effizientere IoT-Implementierungen. Diese Tools sollen es Entwicklern ermöglichen, die Kluft zwischen Konzept und Implementierung problemlos zu überbrücken.

Die FeatherWing-Entwicklungsboards von Würth Elektronik sind vollständig mit dem Feather-Formfaktor kompatibel, quelloffen und stapelbar und bieten zusätzliche Funktionalität und Raum für das Prototyping. Die Boards decken eine breite Palette von Anwendungen ab, darunter Sensoren, Wi-Fi, drahtlose Vernetzung und Energie. Diese Boards sind auch mit anderen FeatherWings von Würth Elektronik oder Geräten mit Feather/QWIIC-Formfaktor erweiterbar.

Abbildung 6: Das Sensor-FeatherWing von Würth Elektronik (2501000201291). ( Bildquelle: Würth Elektronik)

So kann zum Beispiel das Sensor-FeatherWing von Würth Elektronik mit seinen Temperatur-, Feuchte-, Beschleunigungs- und Absolutdrucksensoren über einen gemeinsamen I2C-Bus genutzt werden.

Abbildung 7: Das MagI³C-Power-FeatherWing von Würth Elektronik (2601157101001). ( Bildquelle: Würth Elektronik)

Wenn Leistungsanwendungen im Vordergrund stehen, dann ist das MagI³C-Power-FeatherWing von Würth Elektronik eine gute Lösung. Dieses Board unterstützt Betriebseingangsspannungen von 9, 12, 15, 18 und 24 V und eine maximale Eingangsspannung von 36 V mit einem zusätzlichen USB-Anschluss für 5 V Eingangsspannung, der per Schalter ausgewählt werden kann.

Steigerung der Effizienz

Effizienz ist das A und O einer erfolgreichen IoT-Implementierung, sei es mit einem neueren System oder bei der Erschließung des Potenzials älterer Systeme. Würth Elektronik bietet die notwendigen Werkzeuge, um ältere Systeme nachzurüsten und Arbeitsabläufe zu optimieren, um die besten Ergebnisse bei minimaler Unterbrechung zu erzielen. Auf diese Weise können Unternehmen ihre Kosten senken, die Produktivität steigern und die Vorteile der vernetzten Technologien maximieren.

Wenn ein Unternehmen beispielsweise eine 15 Jahre alte CNC-Maschine mit proprietärer Steuerungssoftware und einer IoT-inkompatiblen Steuerungsschnittstelle besitzt, könnte die erste Reaktion darin bestehen, die Maschine auszutauschen, um mit der Zeit zu gehen - vor allem, wenn die Maschine aufgrund eines Servicevertrags nicht manipuliert werden kann und häufige Probleme verursacht.

Doch was wäre, wenn man, anstatt viel Geld für eine neue Maschine auszugeben, die alte Maschine auf eine nicht-invasive Weise nachrüsten könnte, die dennoch die Nutzung der Vorteile des IoT ermöglicht?

In diesem Fall kann eine CNC-Maschine mit einer drahtlosen Verbindung zur Cloud nachgerüstet werden, wobei die bereits diskutierten drahtlosen Module verwendet werden, die die Erfassung von Maschinendaten aus dem bestehenden Steuerungssystem in der Cloud sowie die Fernsteuerung der Maschine ermöglichen.

Darüber hinaus können die bereits erwähnten verschiedenen Sensoren angebracht und angeschlossen werden, um die Qualität der erfassten Daten zu verbessern. Diese Daten können visualisiert werden, um Verbesserungen zu erzielen, den Status der Maschine zu verstehen oder zusammen mit Anwendungen für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (KI/ML) verwendet werden, um eine vorausschauende Wartung und Prozessoptimierung zu ermöglichen.

Dieser Ansatz ermöglicht es, die Lebensdauer älterer Maschinen zu verlängern, den Digitalisierungsprozess zu unterstützen, den Bedarf an überholten Schulungen zu verringern, die Umwelt zu schonen und die Effizienz zu steigern. Aufgrund dieser Faktoren können Unternehmen statt der Ausgaben für neue Maschinen durch Nachrüstungen bereits innerhalb weniger Jahre mit einer Amortisierung rechnen. Das breite Portfolio von Würth Elektronik für Nachrüstungen oder Neukonstruktionen finden Sie auf der DigiKey-Website.

Fazit

Würth Elektronik bietet ein umfassendes Portfolio an Netzwerklösungen, Entwicklungstools und effizienzsteigernden Technologien, mit denen Unternehmen die Komplexität des IIoT mit Vertrauen und Präzision angehen können.

Ob es um die Integration moderner Sensoren, den Einsatz modularer Entwicklungsplatinen oder die Nachrüstung bestehender Systeme für eine vernetzte Zukunft geht, die Lösungen des Unternehmens bieten einen klaren Weg zur Optimierung industrieller Abläufe. Da sich das IIoT weiter entwickelt, sind DigiKey und Würth Elektronik weiterhin gut positioniert, um Unternehmen bei der Erreichung ihrer Ziele zu unterstützen und intelligentere, effizientere und nachhaltigere industrielle Ökosysteme zu ermöglichen.