Maschinen in Echtzeit kommunizieren lassen: Kollisionsschutz fuer zwei Kraene mit MQTT

Wie lassen sich zwei eigenstaendige Maschinen so vernetzen, dass sie sich gegenseitig kennen und eine Kollision rechtzeitig verhindern? In diesem Use Case geht es genau darum: Zwei Kraene sollen in Echtzeit miteinander kommunizieren, damit es im Arbeitsbereich nicht zu einer Kollision kommt. Die zentrale Frage lautet, welches Kommunikationsprotokoll sich fuer eine Maschine-zu-Maschine-Verbindung am besten eignet.

Die Ausgangslage: zwei Kraene, ein Kollisionsrisiko

Um eine Kollision zwischen den beiden Kraenen zu verhindern, brauchen sie einen verlaesslichen Kommunikationskanal. Beide Maschinen muessen kontinuierlich Statusinformationen austauschen, damit jede Maschine die Position der anderen kennt. Dafuer ist ein Protokoll erforderlich, das fuer die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation optimal geeignet ist.

Das IoT-Gateway als Kommunikationsschnittstelle

An jedem Kran setze ich ein IoT-Gateway mit LTE ein, konkret das GW30. Ueber das IoT-Gateway erstelle ich die Kommunikationsschnittstellen, ueber die der Datenaustausch laeuft. Damit bleibt die Frage offen, welches der vielen verfuegbaren Protokolle sich fuer diesen Einsatz eignet.

Warum MQTT die richtige Wahl ist

Ich setze hier auf das Protokoll MQTT. Dabei handelt es sich um eine Publisher-Subscriber-Kommunikation: Eine Maschine veroeffentlicht ihre Daten, die andere abonniert sie und erhaelt die Information unmittelbar. Dieses Muster passt ideal zu einem Szenario, in dem zwei Maschinen laufend ihren Zustand mitteilen muessen.

Der Broker in der Cloud und die TLS-Verschluesselung

In meinem Szenario liegt der Broker in einer Cloud und stellt den Kommunikationskanal zwischen den beiden Kraenen her. Dieser Kanal wird mit TLS verschluesselt, sodass die Datensicherheit gewaehrleistet ist.

Der Mehrwert dieser Loesung

Schnelle Reaktionszeit. Statusaenderungen werden unmittelbar uebertragen, sodass eine drohende Kollision rechtzeitig erkannt wird.

Schnelle Installation. Die Inbetriebnahme erfolgt mithilfe eines Docker-Containers.

Sicherheit. Die Kommunikation ist mithilfe von TLS verschluesselt.

Weite Verbreitung. MQTT ist ein etabliertes Protokoll mit sehr weiter Verbreitung.

Geringe Datenmenge. MQTT ist ein sehr schlankes Protokoll und uebertraegt nur geringe Datenmengen.

Keine Lizenzkosten. Fuer die Verwendung von MQTT fallen keine Kosten an.

Fazit

Mit einem IoT-Gateway pro Kran, dem schlanken Protokoll MQTT und einem TLS-verschluesselten Broker in der Cloud lassen sich zwei Maschinen zuverlaessig und sicher in Echtzeit miteinander sprechen lassen. Die Kombination aus schneller Reaktionszeit, einfacher Installation per Docker-Container und kostenfreier Protokollnutzung macht diesen Ansatz zu einer praxistauglichen Loesung fuer den Kollisionsschutz vernetzter Maschinen.