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einfuehrung_cyber-physische_systeme [2022/09/26 21:44] – juergenhaaseinfuehrung_cyber-physische_systeme [2024/09/05 16:28] (aktuell) – juergenhaas
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-Das Funktionsprinzip eines CPS basiert auf dem Zusammenspiel von Sensoren, vernetzter Software und Aktoren. Hierfür sind zahlreiche verschiedene Komponenten und Technologien notwendig. Die nachfolgende Liste gibt einen Überblick über wichtige Bestandteile eines CPS:   +Das Funktionsprinzip eines CPS basiert auf dem Zusammenspiel von Sensoren, vernetzter Software und Aktoren. Hierfür sind zahlreiche verschiedene Komponenten und Technologien notwendig. 
 + 
 +==== Komponenten und ihre Aufgaben ==== 
 +**Sensoren** erfassen Daten der realen Welt, **Aktoren** wirken auf die Vorgänge in der realen Welt ein. Informationstechnische Systeme, oft als **Middleware** bezeichnet, speichern, verarbeiten und analysieren die erfassten Daten und treffen Entscheidungen für die Einflussnahme durch Aktoren. **Netzwerktechnik und Protokolle** ermöglichen drahtlos und kabelgebunden den Informationsaustausch zwischen den Beteiligten Komponenten. Zur Kommunikation und Interaktion mit dem Mensch vervollständigt eine Mensch-Maschine-Schnittstelle bzw. **Human-Machine-Interface** (HMI) das CPS. 
 + 
 +(siehe auch [[https://www.security-insider.de/was-ist-ein-cyber-physisches-system-cps-a-535cc912ab1220da149a76568c08a09e/]]) 
 + 
 +{{:guide:itt11:komponenten_cps.png?direct&600|}} 
 + 
 +//Komponenten von cyber-physischen Systemen// 
 + 
 +Die nachfolgende Liste gibt einen erweiterten Überblick über wichtige Bestandteile eines CPS:   
  
   * Sensoren    * Sensoren 
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 ==== Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) ==== ==== Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) ====
 +
 +//(Wird im Rahmen eigener Kompetenzkarten gesondert behandelt.)//
  
 MQTT ist ein schlankes Nachrichtenprotokoll, welches ursprünglich für die Kommunikation zwischen Monitoring-Geräten in der Öl- und Gasindustrie und Remote-Servern entwickelt wurde. Inzwischen sind seine Haupteinsatzgebiete die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und die Verbindung zu IoT. Empfehlenswerte Webseiten: MQTT ist ein schlankes Nachrichtenprotokoll, welches ursprünglich für die Kommunikation zwischen Monitoring-Geräten in der Öl- und Gasindustrie und Remote-Servern entwickelt wurde. Inzwischen sind seine Haupteinsatzgebiete die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und die Verbindung zu IoT. Empfehlenswerte Webseiten:
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 ==== LoRaWAN und The Things Network (TTN) ==== ==== LoRaWAN und The Things Network (TTN) ====
 +
 +//(Wird im Rahmen eigener Kompetenzkarten gesondert behandelt.)//
  
 LoRa ist eine von Semtech entwickelte Funktechnik, die eine extrem stromsparende und weitreichende Datenübertragung ermöglicht. LoRaWAN ist die Bezeichnung für ein Funknetzwerk, welches auf LoRa basiert. Ein LoRaWAN besteht mindestens aus drei Komponenten: einem Sensor, einem Gateway und einem LoRa-Server. Das Gateway bildet hierbei die Schnittstelle zwischen der LoRa-Funkübertragung und der Anbindung zum Server. LoRa ist eine von Semtech entwickelte Funktechnik, die eine extrem stromsparende und weitreichende Datenübertragung ermöglicht. LoRaWAN ist die Bezeichnung für ein Funknetzwerk, welches auf LoRa basiert. Ein LoRaWAN besteht mindestens aus drei Komponenten: einem Sensor, einem Gateway und einem LoRa-Server. Das Gateway bildet hierbei die Schnittstelle zwischen der LoRa-Funkübertragung und der Anbindung zum Server.
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 ==== KNX ==== ==== KNX ====
 +
 +//(Wird im Rahmen eigener Kompetenzkarten gesondert behandelt.)//
  
 Bei KNX handelt es sich um ein sehr altes, aber bewährtes Bussystem zur Gebäudesteuerung. Obwohl es schon viele Jahre Gebäudeautomationssysteme gibt, war die Anbindung ans Internet lange Zeit kein Thema in diesem Bereich. Erst in den letzten Jahren hat sich dies gewandelt und KNX hat sich hierfür als zuverlässiger Standard etabliert. Eine ausführliche Beschreibung dieses Bussystems liefert das [[https://www.knx.org/wAssets/docs/downloads/Marketing/Flyers/KNX-Basics/KNX-Basics_de.pdf|verlinkte PDF-Dokument]]. Bei KNX handelt es sich um ein sehr altes, aber bewährtes Bussystem zur Gebäudesteuerung. Obwohl es schon viele Jahre Gebäudeautomationssysteme gibt, war die Anbindung ans Internet lange Zeit kein Thema in diesem Bereich. Erst in den letzten Jahren hat sich dies gewandelt und KNX hat sich hierfür als zuverlässiger Standard etabliert. Eine ausführliche Beschreibung dieses Bussystems liefert das [[https://www.knx.org/wAssets/docs/downloads/Marketing/Flyers/KNX-Basics/KNX-Basics_de.pdf|verlinkte PDF-Dokument]].
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 ==== Node-RED ==== ==== Node-RED ====
 +
 +//(Wird im Rahmen eigener Kompetenzkarten gesondert behandelt.)//
  
 Node-RED ist ein Entwicklungswerkzeug, welches die Entwicklung von Anwendungen in einer grafischen Umgebung ermöglicht. Mit Hilfe eines webbasierten Editors und vielen Erweiterungsmodulen lassen sich auf bequeme Art teilweise recht komplexe Programmabläufe realisieren. Node-RED ist ein Entwicklungswerkzeug, welches die Entwicklung von Anwendungen in einer grafischen Umgebung ermöglicht. Mit Hilfe eines webbasierten Editors und vielen Erweiterungsmodulen lassen sich auf bequeme Art teilweise recht komplexe Programmabläufe realisieren.