DNP/AISS1: Erste Schritte: Unterschied zwischen den Versionen

Aus SSV Wiki
Wechseln zu: Navigation, Suche
[gesichtete Version][gesichtete Version]
 
(170 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
−
<div class="breadcrumbs"> [[Hauptseite]] > [[AISS]]</div>
+
<div class="breadcrumbs"> [[Hauptseite]] > [[DNP/AISS1: Erste Schritte]]</div>
  
−
[[File:Igw936_titelbild.jpg|250px|thumb|right|DNP/AISS1]]  
+
[[File:Dnp-aiss1 top schraeg frei.png|500px|thumb|right|Der erste Vertreter der neuen AISS-Familie ist das Evaluierungsboard DNP/AISS1]]  
  
−
DNP/AISS1: Evaluierungsboard für smarte Sensorik und KI
+
Die neue Produktfamilie '''AISS (Artificial Intelligence Smart Sensor)''' ermöglicht mit Hilfe eines Baukastenkonzepts die schnelle und individuelle Entwicklung intelligenter Sensorsysteme, die genau auf die jeweilige Aufgabe zugeschnitten sind. Mit diesem AISS-Baukasten lässt sich quasi jede Steuerung mit künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) nachrüsten. Der erste Vertreter der neuen AISS-Familie ist das '''Evaluierungsboard DNP/AISS1'''. Es bietet neben diversen Sensoren ein kompaktes Embedded System (DNP/9535) inkl. KI- und Connectivity-Software. Der folgende Artikel beschreibt die ersten Schritte mit dem DNP/AISS1.
−
Mit dem AISS-Baukasten lässt sich jede SPS mit künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning nachrüsten. Testen Sie das Intelligenz-Update mit dem Evaluierungsboard DNP/AISS1.
+
  
−
Die neue Produktfamilie AISS (Artificial Intelligence Smart Sensor) ermöglicht mit Hilfe eines Baukastenkonzepts die schnelle und individuelle Entwicklung intelligenter Sensorsysteme, die genau auf die jeweilige Aufgabe zugeschnitten sind.
 
  
−
Damit lässt sich quasi jede Steuerung mit künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) nachrüsten.
+
= Einleitung =
  
−
Der erste Vertreter der neuen AISS-Familie ist das Evaluierungsboard DNP/AISS1. Es bietet neben diversen Sensoren ein kompaktes Embedded System (DNP/9535) inkl. KI- und Connectivity-Software.
+
== Lieferumfang ==
 +
Zum Lieferumfang des DNP/AISS1-Starterkits gehören die folgenden Komponenten:
  
−
Zudem sind verschiedene Gehäusevarianten von IP20 bis IP67 möglich. Ein weiteres Highlight ist ein zum Lieferumfang gehörendes Erste-Schritte-Webinar.
+
* 1x DNP/AISS1
 +
* 1x Ethernet-LAN-Kabel
 +
* 1x 12/24 VDC-Steckernetzteil
 +
* 1x I2C-Verbindungskabel 30 cm
 +
* 1x Taschenbuch „Machine Learning – kurz und gut“ von O’Reilly
 +
* 1x gedruckte Inbetriebnahmeanleitung
  
  
−
== Ausstattung des DNP/AISS1 ==
+
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
−
Sensoren
+
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Beachten Sie vor dem Einsatz des Starterkits unbedingt die beigefügten '''Sicherheitshinweise''' sowie die '''Inbetriebnahmeanleitung'''!
 +
|}
  
−
Das DNP/AISS1 ist mit diesen drei Sensorelementen von Bosch ausgestattet:
 
  
−
    1x BME280:
+
Bitte wenden Sie sich an SSV, falls etwas aus der Liste fehlen oder defekt sein sollte.
−
    Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Temperatur
+
−
    1x BMI160:
+
−
    3-Achsen-Beschleunigungssensor
+
−
    1x BMM150:
+
−
    3-Achsen-Magnetometer
+
  
−
Aus den Sensorrohdaten werden mit Hilfe von KI-Algorithmen die jeweils gewünschten Informationen gewonnen und per Ethernet-Connectivity anderen Systemen zur Verfügung gestellt.
+
== Anforderungen an den Entwicklungs-PC ==
−
Connectivity
+
Für die Nutzung des DNP/AISS1 wird ein PC benötigt, der mindestens die folgenden Voraussetzungen erfüllen muss:
  
−
Das DNP/AISS1 ist mit einer Ethernet-Schnittstelle ausgestattet. Die Software unterstützt die folgenden Protokolle:
+
* Internetzugang
 +
* LAN-Schnittstelle zur Verbindung mit dem DNP/AISS1
 +
* HTML5-konformer Webbrowser (z. B. Chrome oder Firefox)
 +
* (Text-) Editor zum Bearbeiten von Quellcodes (z. B. Notepad++: https://notepad-plus-plus.org/)
 +
* FTP-Client, um Dateien vom PC in das Dateisystem des DNP/AISS1 zu übertragen (z. B. FileZilla: https://filezilla-project.org/)
 +
* Die LAN-Verbindung zwischen PC und DNP/AISS1 sollte möglichst durch keine aktive Firewall geschützt sein. Falls eine Firewall existiert, müssen der TCP-Port 80 (HTTP), der TCP-Port 1880 (Node-RED-UI) und TCP-Port 4200 (Shell-In-a-Box Service, Web Console) freigeschaltet werden.
  
−
    Modbus
+
Auf dem DNP/AISS1 ist Node-RED vorinstalliert und kann vom PC aus per Browser genutzt werden. Daher empfehlen wir, sich mit der Benutzung von Node-RED vertraut zu machen, siehe hierzu auch https://nodered.org/docs/getting-started/first-flow.
−
    Profinet
+
−
    MQTT
+
−
    REST
+
−
    OPC UA
+
  
−
Außerdem gehören noch VPN-Fernzugriffsfunktionen sowie die Datenfluss-Software Node-RED zur Connectivity.
+
Machen Sie sich möglichst auch mit den Grundgedanken des Node-RED-Dashboards vertraut, siehe hierzu https://flows.nodered.org/node/node-red-dashboard.
−
AISS-Technology Stack & KI-Software
+
  
−
Der Hauptbestandteil des AISS-Technology Stacks sind folgende Python Data Science-Funktionen:
+
Falls Sie weitere Eigenschaften und Möglichkeiten des DNP/AISS1 nutzen möchten, sind hinsichtlich der Firewall-Einstellungen ggf. weitere Ports freizuschalten und zusätzliche Software-Installationen auf dem PC erforderlich. Beachten Sie dazu bitte die jeweiligen Hinweise in den entsprechenden Dokumenten.
  
−
    Python 3 Laufzeitumgebung
+
= Kabelverbindungen =
−
    NumPy-Bibliothek für numerische Berechnungen
+
Bitte stellen Sie zuerst die Ethernet-LAN-Verbindung her, bevor Sie das Netzteil anschließen.
−
    Pandas-Bibliothek zum Auswerten und Bearbeiten tabell. Daten
+
−
    SciPy-Bibliothek für wissenschaftliches Rechnen (z. B. FFT)
+
−
    Matplotlib-Bibliothek für mathematische Darstellungen
+
−
    Seaborn-Bibliothek für statistische Grafiken
+
−
    Sklearn-Bibliothek für maschinelles Lernen
+
−
    Jupyter Notebook Kernel, ermöglicht Browserzugriff über einstellbaren TCP-Port
+
  
−
Damit ist bspw. die Modellentwicklung und -evaluierung von Predictive Maintenance-Anwendungen und Anomalieerkennungen möglich.
+
== Ethernet-LAN ==
−
Embedded System
+
Verbinden Sie das mitgelieferte LAN-Kabel mit der LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1 sowie einer freien LAN-Schnittstelle des PCs.
  
−
Gesteuert wird das Gesamtsystem vom DIL/NetPC DNP/9535. Dieses kompakte Embedded System enthält den AISS-Technology Stack mit den diversen KI-Software-Bausteinen.
 
  
−
Der DNP/9535 basiert auf einer leistungsfähigen Embedded-Linux-Plattform, um direkt vor Ort und in Echtzeit (Edge/Fog Computing) diese vierstufige Verarbeitungskette zu durchlaufen:
+
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Die LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1 ist ab Werk fest auf die statische IP-Adresse '''192.168.0.126''' voreingestellt. Für die LAN-Schnittstelle Ihres PCs empfiehlt sich daher z. B. die statische die IP-Adresse '''192.168.0.1'''.
 +
|}
  
−
    Sensorrohdatenerfassung
+
== Stromversorgung ==
−
    (bei Bedarf um Daten aus externen Quellen ergänzt)
+
Verbinden Sie zuerst die beiden Kabelenden des mitgelieferten 12/24 VDC-Steckernetzteils mit der 2-poligen-Versorgungsspannungsklemme des DNP/AISS1, wie in '''Abbildung 1''' gezeigt. Stecken Sie erst danach das Netzteil in eine Steckdose. Warten Sie anschließend den Bootvorgang des DNP/AISS1 ab.
−
    Datenvorverarbeitung
+
−
    (Data Cleaning und Preparing-Prozess)
+
−
    Datenanalyse
+
−
    (Machine Learning- oder Deep Learning-Algorithmen)
+
−
    Ergebnisweitergabe
+
−
    (z. B. an eine SPS oder Cloud)
+
  
−
Auf dem DNP/9535 ist auch die Datenfluss-Software Node-RED installiert, mit der sich ebenfalls auf die Ausgabewerte der KI-Algorithmen für weitere Aufgaben zugreifen lässt.
 
−
Erste-Schritte-Webinar
 
  
−
Als Hilfestellung bei der Inbetriebnahme und Evaluierung des DNP/AISS1, gehört zum Lieferumfang auch ein Webinar mit folgenden Inhalten:
+
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Die rot gekennzeichnete Ader ist +12 bzw. +24 VDC.
 +
|}
  
−
1. Grundlegende Prinzipien und Terminologie des maschinellen Lernens.
 
  
−
2. Ein vollständiger Machine-Learning-Prozess, inkl. Sensordatenerfassung, Datenaufbereitung, Modellierung und Modellbewertung.
+
<gallery widths=250px>
−
+
File:Dnp-aiss1_power.png|'''Abb. 1:''' Verbindung des mitgelieferten Netzteils mit dem DNP/AISS1
 +
</gallery>
  
−
3. Bewertung und Anpassung von maschinellen Lernmodellen.
+
= Weboberfläche öffnen (SSV/WebUI)=
 +
<!-- [[File:Webui.jpg|300px|thumb|right|'''Abb. 2:''' Login-Seite des SSV/WebUI auf dem DNP/AISS1.]]
 +
[[File:Aiss1_webui_status.jpg|300px|thumb|right|'''Abb. 3:''' Status-Seite des DNP/AISS1.]] -->
  
−
4. Den Ausgang eines AISS-Machine-Learning-Algorithmus mit einer SPS oder Cloud verbinden.
+
Öffnen Sie auf dem PC ein Browserfenster und geben Sie folgende IP-Adresse ein, um die Login-Seite ('''Abbildung 2''') der Weboberfläche (SSV/WebUI) auf dem DNP/AISS1 aufzurufen:
 +
* <code>'''192.168.0.126:7777'''</code>
  
−
Damit erhält der Anwender nicht nur die Hard- und Software, sondern auch das nötige Grundwissen, um eigenständig Machine Learning-Anwendungen zu entwickeln und damit jede SPS-Anwendung nachträglich mit künstlicher Intelligenz aufzurüsten.
+
Geben Sie Benutzername und Passwort ein und klicken Sie auf '''[OK]'''.
  
  
 +
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Den '''Benutzernamen''' und das '''Passwort''' für den Login entnehmen Sie bitte der mitgelieferten '''Inbetriebnahmeanleitung'''!
 +
|}
  
−
Der AISS-Baukasten
 
−
[[File:Igw936_titelbild.jpg|250px|thumb|right|DNP/AISS1]]
 
  
−
Mit Hilfe des AISS-Baukastens lässt sich eine individuelle AISS-Lösung zusammenstellen, die genau für die vorgesehene Aufgabe abgestimmt ist. Das Evaluierungsboard DNP/AISS1 dient dabei als Grundlage und wird wie gewünscht modifiziert, was die Entwicklung eines eigenen Systems deutlich beschleunigt.
+
Nach erfolgreichem Login öffnet sich die Status-Seite ('''Abbildung 3''') des DNP/AISS1 im SSV/WebUI.
−
Der AISS-Baukasten
+
  
−
Durch das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten des AISS-Baukastens entsteht ein anwendungsbezogener Sensor mit einer vierstufigen Verarbeitungskette.
+
Auf dem DNP/AISS1 ist die Software des IGW/941 vorinstalliert, daher wird im SSV/WebUI der Name „IGW/941“ angezeigt.
−
Sensing Toolbox
+
  
−
Hier stehen eine ganze Reihe Sensorelemente für nahezu jede Anwendung zur Auswahl, wie bespw. Trägheitssensoren, Kompass oder Sensoren für flüchtige Gase.
 
−
Data Science Toolbox
 
  
−
In dieser Toolbox sind auf der Programmiersprache Python basierende intelligente Algorithmen zur Datenanalyse zu finden, wie sie auch im AISS-Technology Stack enthalten sind.
+
<gallery widths=250px>
−
C/S Toolbox
+
File:Webui.jpg|'''Abb. 2:''' Login-Seite des SSV/WebUI auf dem DNP/AISS1
 +
File:Aiss1_webui_status.jpg|'''Abb. 3:''' Status-Seite des DNP/AISS1
 +
</gallery>
  
−
Diese Toolbox bietet diverse Komponenten für Kommunikation und Security, z. B. für die drahtlose Datenübertragung.
+
= Einstellungen im SSV/WebUI =
−
P/PM/C Toolbox
+
<!-- [[File:Aiss1_system_persist.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 4:''' System management des DNP/AISS1 mit der Option, Einstellungen zu persistieren (dauerhaft zu speichern).]] -->
 +
Geänderte Einstellungen im SSV/WebUI können mit den Schaltflächen '''[OK]''' oder '''[Apply]''' übernommen werden.
  
−
Hier sind die Bausteine zur Spannungsversorgung (bspw. für den Batteriebetrieb), Power Management und das finale Produktgehäuse (IP20 bis IP67) enthalten.
+
* '''[OK]''': Ein Klick auf diese Schaltfläche merkt sich zunächst die Änderungen, wendet sie aber nicht sofort an. Stattdessen können noch weitere Einstellungen geändert werden, die erst '''nach einem Neustart''' (Reboot) des DNP/AISS1 alle auf einmal übernommen werden. Nach einem Klick auf [OK] erscheint die Meldung '''configure done!''' unten auf der jeweiligen Seite. '''Nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gehen alle Änderungen wieder verloren!''' Um Änderungen dauerhaft zu speichern, müssen sie [[#Einstellungen dauerhaft speichern (Persistieren)|'''persistiert''']] werden.
 +
* '''[Apply]''': Ein Klick auf diese Schaltfläche übernimmt die geänderten Einstellungen '''ohne einen Neustart''' sofort. Nach einem Klick auf [Apply] erscheint die Meldung '''restart done!''' unten auf der jeweiligen Seite und die Änderung ist sofort aktiv bzw. der gewünschte Dienst steht sofort zur Verfügung. '''Nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gehen alle Änderungen wieder verloren!''' Um Änderungen dauerhaft zu speichern, müssen sie [[#Einstellungen dauerhaft speichern (Persistieren)|'''persistiert''']] werden.
 +
* '''Neustart/Reboot''': Um einen Neustart bzw. Reboot des DNP/AISS1 '''ohne eine Unterbrechung der Stromversorgung''' durchzuführen, klicken Sie links im Menü auf '''System > System management''' ('''Abbildung 4'''). Im Abschnitt '''System''' klicken Sie in der ersten Zeile ('''Reboot system''') rechts auf '''[Reboot]'''. Damit werden alle Änderungen, die mit [OK] bestätigt wurden, übernommen. '''Nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gehen alle Änderungen wieder verloren!''' Um Änderungen dauerhaft zu speichern, müssen sie [[#Einstellungen dauerhaft speichern (Persistieren)|'''persistiert''']] werden.
  
  
 +
==Einstellungen dauerhaft speichern (Persistieren)==
 +
Damit Änderungen auch '''nach einer Unterbrechung der Stromversorgung''' gespeichert bleiben, müssen die Änderungen persistiert - also dauerhaft gespeichert - werden. Klicken Sie dazu links im Menü auf '''System > System management''' ('''Abbildung 4'''). Dort sehen Sie im Abschnitt '''Temporary configuration''' welche Einstellungen bzw. Änderungen noch nicht persisitiert wurden. Um die Änderungen dauerhaft - also auch nach einer Unterbrechung der Stromversorgung - zu speichern, klicken Sie unten rechts auf '''[Persist]'''. Ob Änderungen persistiert werden müssen, sehen Sie auch immer oben rechts in der SSV/WebUI unter '''unsaved changes'''.
  
−
Anwendungsbeispiel
 
  
−
Ein 3-Achs-Roboter mit Greifarm wird von einer SPS gesteuert, um Bauteile von Position A nach Position B zu transportieren.
+
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_system_persist.PNG|'''Abb. 4:''' System management des DNP/AISS1 mit der Option, Einstellungen zu persistieren (dauerhaft zu speichern)
 +
</gallery>
  
−
Die SPS ist in der Regel nicht in der Lage, eine mechanisch bedingte Anomalie an dem Robotergreifarm rechtzeitig zu erkennen und würde solange weitermachen, bis aus der Anomalie ein Schaden entsteht und es "knackt".
+
== IP-Adresse ändern ==
 +
<!-- [[File:Aiss1_lan_man.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 5:''' Konfigurationsseite für die LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1.]] -->
 +
Um die voreingestellte IP-Adresse '''192.168.0.126''' des DNP/AISS1 zu ändern, gehen Sie bitte wie folgt vor:
  
−
Da hilft es auch nicht, dass man die erforderlichen Sensorelemente – wie einen 3D-Beschleunigungssensor – relativ einfach am Roboterarm nachrüsten könnte.
+
* Klicken Sie links im Menü auf '''Network > LAN1''' ('''Abbildung 5''').
 +
* Konfigurieren Sie die LAN-Schnittstelle wie gewünscht.
 +
* Speichern Sie die Änderungen mit '''[OK]''' oder '''[Apply]'''.
  
−
Schaltet man einen DNP/AISS1 zwischen die Sensoren und die SPS, sieht die Situation völlig anders aus: Der DNP/AISS1 verknüpft die 3D-Sensordaten zyklisch und klassifiziert per vortrainiertem Machine Learning-Algorithmus den Zustand des Roboters.
 
  
−
Dabei entsteht jeweils ein diskreter Ausgangswert, der per Profinet an die SPS weitergegeben wird. An Hand dieses Wertes (der jeweils mit Hilfe intelligenter Algorithmen entsteht) kann die SPS nun eine Anomalie erkennen und eine Störung anzeigen.
+
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Wenn Sie die '''IP-Adresse''' des DNP/AISS1 ändern und mit '''[Apply]''' sofort übernehmen, müssen Sie anschließend das SSV/WebUI mit der neuen IP-Adresse im Browser aufrufen und sich erneut anmelden.
 +
|}
  
−
Fazit: Durch die künstliche Intelligenz, wie sie bspw. in Form des maschinellen Lernens zur Verfügung steht, lässt sich jede Steuerungsanwendung mit intelligenten Funktionen aufrüsten (quasi ein KI- oder Machine Learning-Retrofit).
 
  
−
Dadurch wird eine SPS anpassungsfähiger und kann in Grenzbereichen auf Situationen reagieren (z. B. das Auftreten einer Anomalie), die bei der Entwicklung der Steuerung nicht vorgesehen bzw. vorprogrammiert wurden. Damit lassen sich Servicearbeiten zielgenauer planen und die Verfügbarkeit einer Maschine oder Anlage verbessern.
+
Hier finden Sie detaillierte Informationen, wie Sie das [[DNP/AISS1: LAN-Einstellungen|'''DNP/AISS1 in ein bestehendes Netzwerk bzw. LAN einbinden''']].
  
  
 +
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_lan_man.PNG|'''Abb. 5:''' Konfigurationsseite für die LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1
 +
</gallery>
  
−
Trainingsmodus
+
== Datum und Uhrzeit ändern ==
 +
<!-- [[File:Aiss1_time_man.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 6:''' Manuelle Einstellung von Datum und Uhrzeit des DNP/AISS1.]] -->
 +
Um Datum und Uhrzeit einzustellen, gehen Sie bitte wie folgt vor:
  
−
Damit ein AISS wie im obigen Anwendungsbeispiel eine Anomalie am Robotergreifarm überhaupt als solche erkennen kann, muss zuerst ein KI-Algorithmus ausgewählt und trainiert werden.
+
* Klicken Sie links im Menü auf '''System > Time and date''' ('''Abbildung 6''').
 +
* Im Abschnitt '''Current system time''' wird die aktuelle Uhrzeit des DNP/AISS1 angezeigt.
 +
* Im Abschnitt '''Time and date configuration''' wird die aktuelle Uhrzeit des PCs angezeigt.
 +
* Wählen Sie unter '''Time setup''' den Punkt '''manually''' aus.
 +
* Klicken Sie anschließend auf '''[Apply]''', um die PC-Zeit für das DNP/AISS1 zu übernehmen.
  
−
Auswahl und Training findet im sog. Exploration & Modelling Mode (kurz EMM) des AISS statt. In diesem Betriebszustand wird per Machine Learning (ML) ein Modell für den KI-Algorithmus erzeugt.
 
  
−
Zuvor müssen allerdings einige wichtige Fragen geklärt werden:
+
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Da das DNP/AISS1 '''keine Pufferbatterie für die Echtzeituhr''' (RTC) besitzt, müssen Datum und Uhrzeit bei der Erstinbetriebnahme sowie '''nach jeder Unterbrechung der Stromversorgung''' aktualisiert werden.
 +
|}
  
−
    Welche Fragestellung ist durch die KI zu beantworten und welche Sensorrohdaten werden dafür benötigt (bspw. Beschleunigungsdaten)?
 
−
    Mit welcher Frequenz müssen die Sensordaten übertragen und ausgewertet werden und welches Preprocessing ist vor der Datenanalyse erforderlich?
 
−
    Welcher KI- bzw. ML-Algorithmus ist für die Aufgabe am besten geeignet (z. B. KNN-Klassifizierung, Regressionsanalyse oder neuronales Netz)?
 
  
−
Sind diese Fragen geklärt, kann mittels Supervised Machine Learning auf einem externen Rechner als Entwicklungssystem ein geeignetes ML-Modell erzeugt und validiert werden.
+
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_time_man.PNG|'''Abb. 6:''' Manuelle Einstellung von Datum und Uhrzeit des DNP/AISS1
 +
</gallery>
  
−
Die Sensoren am Greifarm übermitteln dafür ihre Rohdaten in der gewünschten Frequenz als sog. n-dimensionale Merkmalsvektoren an die Connectivity-Komponente des AISS, welche die Daten per Ethernet-LAN an das Entwicklungssystem (z. B. R, Jupyter, MATLAB...) weiterleitet.
 
  
−
So entsteht auf dem Entwicklungssystem aus den Daten der AISS-Sensoren ein ML-Modell des jeweiligen Roboterbetriebs. Anschließend wird das gelernte Modell in mehreren Testläufen mit Hilfe weiterer Sensordaten validiert und ggf. erneut trainiert, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis bzgl. der Klassifizierungs- bzw. Vorhersagegenauigkeit vorliegt.
+
== Zugriff auf Linux-Kommandozeile einrichten ==
 +
<!-- [[File:Aiss1_service_general.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 7:''' Konfigurationsseite für verschiedene allgemeine Dienste wie Telnet und FTP.]]
 +
[[File:Aiss1_siab_prompt.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 8:''' Shell-in-a-box-Browserfenster mit Linux-Kommandozeile.]] -->
 +
Das Embedded Linux des DNP/AISS1 kann per Kommandozeile bedient werden. Dazu ist keine weitere Software auf dem PC erforderlich. Das DNP/AISS bietet dafür den Dienst '''Shell-in-a-box''', welcher direkt im Browser ausgeführt wird. Um '''Shell-in-a-box''' zu starten, gehen Sie bitte wie folgt vor:
  
−
Liefert das Modell hinsichtlich der Genauigkeit mit echten Zustandsdaten des Roboters zuverlässige Ergebnisse, wird es in den AISS geladen (ggf. ist zuvor eine Konvertierung erforderlich). Auf dem Zielsystem läuft das ML-Modell dann im AISS-Arbeitsmodus, um Zustände in Echtzeit zu klassifizieren bzw. vorherzusagen.
+
* Klicken Sie links im Menü auf '''Services > General''' ('''Abbildung 7''').
−
Exploration & Modelling Mode
+
* In der Zeile '''Shellinanbox service''' muss rechts ein '''grüner Pfeil''' zu sehen sein, welcher anzeigt, dass der Dienst aktiviert ist. Sollte stattdessen ein '''rotes Quadrat''' zu sehen sein, muss der Dienst zunächst gestartet werden. Setzen Sie dazu das Häkchen auf der linken Seite und klicken anschließend auf '''[Apply]'''.
 +
* Klicken Sie ganz rechts in der Zeile auf den Link '''web console'''.
 +
* Es öffnet sich ein neues Browserfenster mit dem Linux-Login-Prompt ('''Abbildung 8''').
 +
* In der mitgelieferten Inbetriebnahmeanleitung finden Sie die Zugangsdaten für die Anmeldung.
 +
* Nach erfolgreicher Anmeldung können Sie wie gewohnt Linux-Kommandos eingeben.
  
−
Im Exploration & Modelling Mode wird auf einem Entwicklungssystem per Supervised Machine Learning ein Modell für einen bestimmten KI-Algorithmus erzeugt und validiert. Dafür liefert der DNP/AISS1 Sensorrohdaten als n-dimensionale Merkmalsvektoren.
 
  
 +
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_service_general.PNG|'''Abb. 7:''' Konfigurationsseite für verschiedene allgemeine Dienste wie Telnet und FTP
 +
File:Aiss1_siab_prompt.PNG|'''Abb. 8:''' Shell-in-a-box-Browserfenster mit Linux-Kommandozeile
 +
</gallery>
  
 +
= FTP-Zugang einrichten =
 +
<!-- [[File:Aiss1_filezilla.JPG|300px|thumb|right|'''Abb. 9:''' Programmfenster des FTP-Clients FileZilla.]]
 +
[[File:Aiss1_filezilla_verbunden.JPG|300px|thumb|right|'''Abb. 10:''' FileZilla-Fenster nach erfolgreicher Verbindung mit dem DNP/AISS1.]] -->
 +
Um Dateien vom PC in das Dateisystem des DNP/AISS1 zu übertragen, muss ein FTP-Zugang eingerichtet werden. Dazu muss ein FTP-Client auf dem PC installiert sein und passend konfiguriert werden. Wir verwenden im folgenden Beispiel den kostenlosen FTP-Client '''FileZilla''', welcher hier heruntergeladen werden kann: https://filezilla-project.org. Mit den korrekten Zugangsdaten kann aber auch jeder andere FTP-Client  verwendet werden.
  
−
Arbeitsmodus
+
Starten Sie FileZilla und geben Sie folgende Daten in die Zeile unterhalb der Menüleiste ein ('''Abbildung 9'''):
  
−
Das im Trainingsmodus erzeugte und getestete ML-Modell wird in den AISS geladen und der AISS kann seine eigentliche Arbeit im sog. Inference Engine Mode (kurz IEM) beginnen. In dieser Betriebsart erfolgt eine periodische Datenanalyse mit einer fortlaufenden Ergebnisweitergabe an externe Systeme.
+
* '''Server:''' IP-Adresse des DNP/AISS1 (voreingestellt ist '''192.168.0.126''').
 +
* '''Benutzername/Passwort:''' Wie für die Linux-Kommandozeile (siehe Inbetriebnahmeanleitung).
 +
* '''Port: 21'''.
 +
* Klicken Sie anschließend auf '''[Verbinden]'''.
  
−
Der KI-Algorithmus des AISS gleicht nun im Normalbetrieb des Roboters periodisch die aktuellen Datenmuster in Echtzeit mit denen des Modells ab und veranlasst bei Abweichungen die SPS z. B. eine Warnmeldung zu verschicken oder den Roboter abzuschalten.
+
Sie sehen jetzt auf der linken Seite des Programmfensters die lokalen Verzeichnisse und Dateien des PCs und auf der rechten Seite die Verzeichnisse und Dateien des DNP/AISS1 ('''Abbildung 10''').
  
−
Dabei übermitteln die Sensoren des Roboters zyklisch die jeweils gemessenen Merkmalsvektoren als Objekte an den KI-Algorithmus, der diese Objekte beispielsweise in einem
+
Nun können Dateien und Verzeichnisse per Drag-and-Drop oder per Kontextmenü (Rechtsklick) zwischen PC und DNP/AISS1 verschoben bzw. kopiert werden.
  
−
sog. Merkmalsraum einordnet (die genaue Vorgehensweise ist vom jeweiligen Algorithmus abhängig).
 
  
−
Der Merkmalsraum ist ein mehrdimensionaler mathematischer Raum. Die Position eines bestimmten Objekts in diesem Raum wird jeweils durch die einzelnen Messwerte eines Vektors bestimmt. Jeder Sensormesswert des Merkmalsvektors entspricht einer Dimension.
+
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_filezilla.JPG|'''Abb. 9:''' Programmfenster des FTP-Clients FileZilla
 +
File:Aiss1_filezilla_verbunden.JPG|'''Abb. 10:''' FileZilla-Fenster nach erfolgreicher Verbindung mit dem DNP/AISS1
 +
</gallery>
  
−
Der KI-Algorithmus bewertet die Positionen der Merkmalsvektoren an Hand der gelernten Daten des ML-Modells und liefert einen Ausgabewert (z. B. die Klassifizierung der Position eines Vektors innerhalb der erlernten Bereiche) an die Connectivity-Komponente.
+
= Erste Schritte mit Node-RED =
−
Inference Engine Mode
+
Node-RED ist eine grafische Datenfluss-Programmierumgebung, mit der relativ einfach Eingangsdaten (z. B. von Sensoren) verarbeitet und an verschiedenste Systeme (z. B. Datenbanken oder Cloudservices) weitergegeben werden können. So können beispielsweise die Sensordaten des DNP/AISS1 in einem Node-RED-Dashboard auf verschiedene Weise visualisiert werden.
  
−
Die KI-Software vergleicht in Echtzeit die aktuellen Messungen der Sensorik mit denen des im EMM (s. o.) erzeugten ML-Modells und liefert einen Ausgabewert über die Connectivity an die SPS.
+
== Node-RED starten ==
 +
<!-- [[File:Aiss1_nodered_ui_dash.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 11:''' Node-RED-Oberfläche im Browserfenster mit Flows und aktivem Dashboard-Reiter.]] -->
 +
Node-RED ist auf dem DNP/AISS1 bereits vorinstalliert. Um Node-RED zu starten, gehen Sie bitte wie folgt vor:
  
 +
* Klicken Sie links im Menü auf '''Apps > Node-RED'''.
 +
* Im Abschnitt '''General configuration''' setzen Sie in der Zeile '''Enable service''' das Häkchen auf der linken Seite und klicken Sie auf '''[Apply]'''. Dieser Vorgang kann einige Sekunden dauern.
 +
* Auf der rechten Seite erscheint ein '''grüner Pfeil''' und Node-RED ist aktiviert.
 +
* Klicken Sie jetzt ganz rechts in der Zeile auf den Link '''node-red'''.
 +
* Es öffnet sich ein neues Browserfenster mit der Node-RED-Oberfläche ('''Abbildung 11''').
 +
 +
Das Starterkit bietet bereits vorbereitete Flows für den BME280-Sensor (Temperatur, Luftdruck und rel. Luftfeuchtigkeit).
 +
 +
 +
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_nodered_ui_dash.PNG|'''Abb. 11:''' Node-RED-Oberfläche im Browserfenster mit Flows und aktivem Dashboard-Reiter
 +
</gallery>
 +
 +
 +
== Node-RED-Dashboard starten ==
 +
<!-- [[File:Aiss1_nodered_dash.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 12:''' Node-RED-Dashboard.]] -->
 +
Das Starterkit bietet auch ein vorbereitetes Dashboard für die Daten des BME280-Sensors. Um das Dashboard anzuzeigen, gehen Sie bitte wie folgt vor:
 +
 +
* Klicken Sie im Node-RED-Fenster rechts oben auf den Reiter '''Dashboard'''.
 +
* Klicken Sie anschließend auf das '''quadratische Symbol mit dem Pfeil''' gleich unterhalb des Reiters Dashboard.
 +
* Es öffnet sich ein neues Browserfenster mit dem Node-RED-Dashboard ('''Abbildung 12''').
 +
 +
 +
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Damit im Dashboard auch die Verlaufsdaten im jeweiligen Diagramm angezeigt werden, muss die Systemzeit des DNP/AISS1 korrekt eingestellt worden sein.
 +
|}
 +
 +
 +
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_nodered_dash.PNG|'''Abb. 12:''' Node-RED-Dashboard
 +
</gallery>
 +
 +
= User-LED konfigurieren =
 +
<!-- [[File:Aiss1_siab_ledstat_1-4.PNG|300px|thumb|right|'''Abb. 13:''' Linux-Kommando '''ledstat''' in Shell-in-a-box.]] -->
 +
Das DNP/AISS1 verfügt über eine konfigurierbare LED auf der Hauptplatine mit der Beschriftung '''D1'''. Diese LED kann per Kommandozeile in verschiedene Modi versetzt werden.
 +
 +
Die folgende Tabelle zeigt die möglichen Modi:
 +
 +
{| class="wikitable"
 +
!|Modus
 +
!|Funktion
 +
|-
 +
!|0
 +
|LED dauerhaft aus
 +
|-
 +
!|1
 +
|LED dauerhaft ein
 +
|-
 +
!|2
 +
|1 s an und 1 s aus (Zyklisch)
 +
|-
 +
!|3
 +
|100 ms an und 1 s aus (Zyklisch)
 +
|-
 +
!|4
 +
|300 ms an und 300 ms aus (Zyklisch)
 +
|-
 +
!|5
 +
|100 ms an und 100 ms aus (Zyklisch)
 +
|-
 +
!|6
 +
|1 s an und 100 ms aus (Zyklisch)
 +
|-
 +
!|?
 +
|Zeigt den aktuellen LED-Modus an
 +
|-
 +
!|2:8
 +
|200 ms an und 800 ms aus (Zyklisch, frei wählbar)
 +
|}
 +
 +
 +
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Auf Grund eines Softwarefehlers in der '''Firmware-Version 3.0-7392''', ist die Zuordnung der Modi z. Z. noch invertiert, d. h. 0 ist 1, 2 ist 6, 3 ist 5 usw.
 +
|}
 +
 +
 +
Um den aktuellen Modus der LED zu ändern, gehen Sie bitte wie folgt vor:
 +
 +
* Öffnen Sie ein Browserfenster mit '''Shell-in-a-Box''' und melden Sie sich mit den Zugangsdaten aus der Inbetriebnahmeanleitung an.
 +
* Geben Sie das Kommando '''ledstat''' ein, um eine Übersicht der Verwendung und Optionen zu erhalten ('''Abbildung 13''').
 +
* '''Beispiel:''' <code>ledstat 1 4</code>. Die '''erste Ziffer''' nach ledstat wählt die LED aus, die '''zweite Ziffer''' gibt den gewünschten Modus an.
 +
 +
 +
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_siab_ledstat_1-4.PNG|'''Abb. 13:''' Linux-Kommando '''ledstat''' in Shell-in-a-box
 +
</gallery>
 +
 +
= Troubleshooting =
 +
== Auslieferungszustand wiederherstellen ==
 +
Es kann vorkommen, dass das DNP/AISS1 wieder in den Auslieferungszustand versetzt werden muss, bspw. weil man sich auf Grund einer Fehlkonfiguration "ausgesperrt" hat und nicht mehr auf die SSV/WebUI zugreifen kann. Oder man möchte eine zweite '''microSD-Karte als Backup''' aufsetzen.
 +
 +
 +
{| class="wikitable"; style= "background-color:#EFF5FB;"
 +
|[[File:Info.svg.png|50px|link=]]
 +
|Bitte stellen Sie sicher, dass Sie auf Ihrem PC das Datenkompressionsprogramm '''7-Zip''' (https://www.7-zip.org) zum entpacken der Image-Datei sowie das Programm '''Rufus''' (https://rufus.ie) zum schreiben des Images auf eine microSD-Karte installiert haben. Rufus gibt es auch als portable Version, die ohne Installation direkt gestartet werden kann. Außerdem benötigt der PC einen '''Kartenleser für microSD-Karten'''. Ein externer über USB angeschlossener Kartenleser funktioniert auch.
 +
|}
  
  
−
Abmessungen des DNP/AISS1
+
Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie das Firmware-Image des DNP/AISS1 auf einer microSD-Karte installieren.
  
 +
* Laden Sie hier https://www.ssv-embedded.de/downloads/dnpaiss1/firmware/dnp-aiss1-20190327_(build_3.0-7392).7z zunächst das als 7-Zip-Archiv (.7z-Datei) gepackte Firmware-Image für das DNP/AISS1 herunter und speichern es auf Ihrem PC.
 +
* Entpacken Sie mit Hilfe des Programms 7-Zip das Archiv. Beachten Sie bitte, dass das entpackte Image (.img-Datei) knapp '''8 GB''' groß ist! In dem Archiv ist auch eine '''.md5-Datei''' enthalten, mit der Sie die Authentizität des Images verifizieren können.
 +
* '''Trennen Sie zuerst das DNP/AISS1 von der Stromversorgung!''' Entnehmen Sie erst danach die microSD-Karte aus der Halterung des DNP/AISS1 und stecken Sie die Karte in den Kartenleser.
 +
* Starten Sie Rufus und wählen Sie zunächst unter '''Laufwerk''' den Kartenleser mit der microSD-Karte aus ('''Abbildung 15''').
 +
* Klicken Sie nun auf auf die Schaltfläche '''[Auswahl]''' und wählen Sie die Image-Datei aus. Unter '''Startart''' sollte nun der Dateiname des Images stehen ('''Abbildung 16''').
 +
* Mit dem '''runden Häkchen-Symbol''' zwischen Startart und [Auswahl] können Sie die md5-Checksumme erzeugen, um die Authentizität des Images zu prüfen. Dieser Vorgang dauert einen Augenblick ('''Abbildung 17'''). Das Ergebnis ('''Abbildung 18''') können Sie mit dem Inhalt der .md5-Datei vergleichen. Öffnen Sie dazu einfach die .md5-Datei mit einem Texteditor, wie bspw. Notepad++ ('''Abbildung 19'''). Das Ergebnis von Rufus und der Inhalt der .md5.-Datei müssen identisch sein. Sollte dies nicht der Fall sein, wenden Sie sich bitte an SSV.
 +
* Jetzt kann das Image auf die microSD-Karte geschrieben werden, weitere Einstellungen sind nicht nötig. Klicken Sie dazu unten auf die Schaltfläche '''[Start]''' und bestätigen Sie die Warnmeldungen mit '''[OK]'''. Das Image wird jetzt auf die Karte kopiert; dieser Vorgang dauert ca. 3 - 5 Minuten ('''Abbildung 20''').
 +
* Nachdem der Schreibvorgang beendet wurde ('''Abbildung 21'''), kann die microSD-Karte aus dem Kartenleser entnommen und wieder in die Halterung des DNP/AISS1 eingesetzt werden.
 +
* Verbinden Sie abschließend das DNP/AISS1 wieder mit der Stromversorgung. Das System fährt nun hoch und Sie können sich über die '''IP-Adresse 192.168.0.126:7777''' mit den ursprünglichen Zugangsdaten (siehe mitgelieferte Inbetriebnhameanleitung) in das SSV/WebUI einloggen.
  
  
−
Das DNP/AISS1 Starterkit
+
<gallery widths=250px>
 +
File:Aiss1_image_ordner.PNG|'''Abb. 14:''' Zip-Archiv des Images, entpacktes Image und .md5-Datei auf dem PC
 +
File:Aiss1_rufus_start.PNG|'''Abb. 15:''' Rufus Programmfenster
 +
File:Aiss1_rufus_image.PNG|'''Abb. 16:''' Ausgewähltes Image unter '''Startart'''
 +
File:Aiss1_rufus_md5.PNG|'''Abb. 17:''' Berechnung der md5-Checksumme des Images
 +
File:Aiss1_rufus_md5_result.PNG|'''Abb. 18:''' Ergebnis der Berechnung der md5-Checksumme des Images
 +
File:Aiss1 notepad md5.PNG|'''Abb. 19:''' .md5-Datei in Notepad++
 +
File:Aiss1_rufus_schreiben.PNG|'''Abb. 20:''' Image wird auf die microSD-Karte geschrieben
 +
File:Aiss1_rufus_ready.PNG|'''Abb. 21:''' Der Schreibvorgang wurde erfolgreich beendet
 +
</gallery>
  
−
Lieferumfang
+
= Literatur =
  
−
    Taschenbuch "Machine Learning – kurz & gut" von O'Reilly
+
* Chi Nhan Nguyen, Oliver Zeigermann: ''Machine Learning – kurz & gut: Eine Einführung mit Python, Pandas und Scikit-Learn''. O'Reilly 2018, ISBN: 978-3960090526.
−
    Steckernetzteil
+
−
    DNP/AISS1
+
−
    Verbindungskabel 30 cm
+
−
    Erste-Schritte-Webinar
+
  
−
Starterkit anfragen
+
= Weblinks =
  
 +
* Notepad++: https://notepad-plus-plus.org
 +
* FileZilla: https://filezilla-project.org
 +
* Node-RED-Dokumentation: https://nodered.org/docs
 +
* Node-RED Erste Schritte: https://nodered.org/docs/getting-started/first-flow
 +
* Node-RED-Dashboard: https://flows.nodered.org/node/node-red-dashboard
 +
* 7-Zip: https://www.7-zip.org/
 +
* Rufus: https://rufus.ie
 +
* Produktinformation AISS: https://www.ssv-embedded.de/aiss
  
−
== Downloads ==
+
= Downloads =
  
 +
* [https://www.ssv-embedded.de/doks/manuals/hr_dnpaiss1_en.pdf Hardware Reference DNP/AISS1]
 
* [https://www.ssv-embedded.de/doks/flyer/flyer_aiss.pdf AISS-Flyer]
 
* [https://www.ssv-embedded.de/doks/flyer/flyer_aiss.pdf AISS-Flyer]
 +
* [https://www.ssv-embedded.de/doks/manuals/AISS1-ML-SK.pdf Erste Schritte mit dem DNP/AISS1-Machine-Learning-Starterkit]
 +
* [https://www.ssv-embedded.de/doks/manuals/hr_dnp9535.pdf Hardware Reference DNP/9535]
  
−
== Kontakt und Support ==
+
= Kontakt und Support =
  
 
Fragen oder Anregungen? Kontaktieren Sie uns:
 
Fragen oder Anregungen? Kontaktieren Sie uns:
Zeile 204: Zeile 362:
  
 
{|
 
{|
−
|'''Tel.:'''  
+
|'''Fon:'''  
 
| +49 (0)511/40 000-0
 
| +49 (0)511/40 000-0
 
|-
 
|-
Zeile 219: Zeile 377:
 
|https://www.ssv-embedded.de/
 
|https://www.ssv-embedded.de/
 
|-
 
|-
−
|'''Forum
+
|'''Forum:
 
|https://www.ssv-comm.de/forum/  
 
|https://www.ssv-comm.de/forum/  
 
|}
 
|}

Aktuelle Version vom 11. Juni 2020, 19:33 Uhr

Hauptseite > DNP/AISS1: Erste Schritte
Der erste Vertreter der neuen AISS-Familie ist das Evaluierungsboard DNP/AISS1

Die neue Produktfamilie AISS (Artificial Intelligence Smart Sensor) ermöglicht mit Hilfe eines Baukastenkonzepts die schnelle und individuelle Entwicklung intelligenter Sensorsysteme, die genau auf die jeweilige Aufgabe zugeschnitten sind. Mit diesem AISS-Baukasten lässt sich quasi jede Steuerung mit künstlicher Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) nachrüsten. Der erste Vertreter der neuen AISS-Familie ist das Evaluierungsboard DNP/AISS1. Es bietet neben diversen Sensoren ein kompaktes Embedded System (DNP/9535) inkl. KI- und Connectivity-Software. Der folgende Artikel beschreibt die ersten Schritte mit dem DNP/AISS1.


Einleitung

Lieferumfang

Zum Lieferumfang des DNP/AISS1-Starterkits gehören die folgenden Komponenten:

  • 1x DNP/AISS1
  • 1x Ethernet-LAN-Kabel
  • 1x 12/24 VDC-Steckernetzteil
  • 1x I2C-Verbindungskabel 30 cm
  • 1x Taschenbuch „Machine Learning – kurz und gut“ von O’Reilly
  • 1x gedruckte Inbetriebnahmeanleitung


Info.svg.png Beachten Sie vor dem Einsatz des Starterkits unbedingt die beigefügten Sicherheitshinweise sowie die Inbetriebnahmeanleitung!


Bitte wenden Sie sich an SSV, falls etwas aus der Liste fehlen oder defekt sein sollte.

Anforderungen an den Entwicklungs-PC

Für die Nutzung des DNP/AISS1 wird ein PC benötigt, der mindestens die folgenden Voraussetzungen erfüllen muss:

  • Internetzugang
  • LAN-Schnittstelle zur Verbindung mit dem DNP/AISS1
  • HTML5-konformer Webbrowser (z. B. Chrome oder Firefox)
  • (Text-) Editor zum Bearbeiten von Quellcodes (z. B. Notepad++: https://notepad-plus-plus.org/)
  • FTP-Client, um Dateien vom PC in das Dateisystem des DNP/AISS1 zu übertragen (z. B. FileZilla: https://filezilla-project.org/)
  • Die LAN-Verbindung zwischen PC und DNP/AISS1 sollte möglichst durch keine aktive Firewall geschützt sein. Falls eine Firewall existiert, müssen der TCP-Port 80 (HTTP), der TCP-Port 1880 (Node-RED-UI) und TCP-Port 4200 (Shell-In-a-Box Service, Web Console) freigeschaltet werden.

Auf dem DNP/AISS1 ist Node-RED vorinstalliert und kann vom PC aus per Browser genutzt werden. Daher empfehlen wir, sich mit der Benutzung von Node-RED vertraut zu machen, siehe hierzu auch https://nodered.org/docs/getting-started/first-flow.

Machen Sie sich möglichst auch mit den Grundgedanken des Node-RED-Dashboards vertraut, siehe hierzu https://flows.nodered.org/node/node-red-dashboard.

Falls Sie weitere Eigenschaften und Möglichkeiten des DNP/AISS1 nutzen möchten, sind hinsichtlich der Firewall-Einstellungen ggf. weitere Ports freizuschalten und zusätzliche Software-Installationen auf dem PC erforderlich. Beachten Sie dazu bitte die jeweiligen Hinweise in den entsprechenden Dokumenten.

Kabelverbindungen

Bitte stellen Sie zuerst die Ethernet-LAN-Verbindung her, bevor Sie das Netzteil anschließen.

Ethernet-LAN

Verbinden Sie das mitgelieferte LAN-Kabel mit der LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1 sowie einer freien LAN-Schnittstelle des PCs.


Info.svg.png Die LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1 ist ab Werk fest auf die statische IP-Adresse 192.168.0.126 voreingestellt. Für die LAN-Schnittstelle Ihres PCs empfiehlt sich daher z. B. die statische die IP-Adresse 192.168.0.1.

Stromversorgung

Verbinden Sie zuerst die beiden Kabelenden des mitgelieferten 12/24 VDC-Steckernetzteils mit der 2-poligen-Versorgungsspannungsklemme des DNP/AISS1, wie in Abbildung 1 gezeigt. Stecken Sie erst danach das Netzteil in eine Steckdose. Warten Sie anschließend den Bootvorgang des DNP/AISS1 ab.


Info.svg.png Die rot gekennzeichnete Ader ist +12 bzw. +24 VDC.


  • Abb. 1: Verbindung des mitgelieferten Netzteils mit dem DNP/AISS1

Weboberfläche öffnen (SSV/WebUI)

Öffnen Sie auf dem PC ein Browserfenster und geben Sie folgende IP-Adresse ein, um die Login-Seite (Abbildung 2) der Weboberfläche (SSV/WebUI) auf dem DNP/AISS1 aufzurufen:

  • 192.168.0.126:7777

Geben Sie Benutzername und Passwort ein und klicken Sie auf [OK].


Info.svg.png Den Benutzernamen und das Passwort für den Login entnehmen Sie bitte der mitgelieferten Inbetriebnahmeanleitung!


Nach erfolgreichem Login öffnet sich die Status-Seite (Abbildung 3) des DNP/AISS1 im SSV/WebUI.

Auf dem DNP/AISS1 ist die Software des IGW/941 vorinstalliert, daher wird im SSV/WebUI der Name „IGW/941“ angezeigt.


  • Abb. 2: Login-Seite des SSV/WebUI auf dem DNP/AISS1

  • Abb. 3: Status-Seite des DNP/AISS1

Einstellungen im SSV/WebUI

Geänderte Einstellungen im SSV/WebUI können mit den Schaltflächen [OK] oder [Apply] übernommen werden.

  • [OK]: Ein Klick auf diese Schaltfläche merkt sich zunächst die Änderungen, wendet sie aber nicht sofort an. Stattdessen können noch weitere Einstellungen geändert werden, die erst nach einem Neustart (Reboot) des DNP/AISS1 alle auf einmal übernommen werden. Nach einem Klick auf [OK] erscheint die Meldung configure done! unten auf der jeweiligen Seite. Nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gehen alle Änderungen wieder verloren! Um Änderungen dauerhaft zu speichern, müssen sie persistiert werden.
  • [Apply]: Ein Klick auf diese Schaltfläche übernimmt die geänderten Einstellungen ohne einen Neustart sofort. Nach einem Klick auf [Apply] erscheint die Meldung restart done! unten auf der jeweiligen Seite und die Änderung ist sofort aktiv bzw. der gewünschte Dienst steht sofort zur Verfügung. Nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gehen alle Änderungen wieder verloren! Um Änderungen dauerhaft zu speichern, müssen sie persistiert werden.
  • Neustart/Reboot: Um einen Neustart bzw. Reboot des DNP/AISS1 ohne eine Unterbrechung der Stromversorgung durchzuführen, klicken Sie links im Menü auf System > System management (Abbildung 4). Im Abschnitt System klicken Sie in der ersten Zeile (Reboot system) rechts auf [Reboot]. Damit werden alle Änderungen, die mit [OK] bestätigt wurden, übernommen. Nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gehen alle Änderungen wieder verloren! Um Änderungen dauerhaft zu speichern, müssen sie persistiert werden.


Einstellungen dauerhaft speichern (Persistieren)

Damit Änderungen auch nach einer Unterbrechung der Stromversorgung gespeichert bleiben, müssen die Änderungen persistiert - also dauerhaft gespeichert - werden. Klicken Sie dazu links im Menü auf System > System management (Abbildung 4). Dort sehen Sie im Abschnitt Temporary configuration welche Einstellungen bzw. Änderungen noch nicht persisitiert wurden. Um die Änderungen dauerhaft - also auch nach einer Unterbrechung der Stromversorgung - zu speichern, klicken Sie unten rechts auf [Persist]. Ob Änderungen persistiert werden müssen, sehen Sie auch immer oben rechts in der SSV/WebUI unter unsaved changes.


  • Abb. 4: System management des DNP/AISS1 mit der Option, Einstellungen zu persistieren (dauerhaft zu speichern)

IP-Adresse ändern

Um die voreingestellte IP-Adresse 192.168.0.126 des DNP/AISS1 zu ändern, gehen Sie bitte wie folgt vor:

  • Klicken Sie links im Menü auf Network > LAN1 (Abbildung 5).
  • Konfigurieren Sie die LAN-Schnittstelle wie gewünscht.
  • Speichern Sie die Änderungen mit [OK] oder [Apply].


Info.svg.png Wenn Sie die IP-Adresse des DNP/AISS1 ändern und mit [Apply] sofort übernehmen, müssen Sie anschließend das SSV/WebUI mit der neuen IP-Adresse im Browser aufrufen und sich erneut anmelden.


Hier finden Sie detaillierte Informationen, wie Sie das DNP/AISS1 in ein bestehendes Netzwerk bzw. LAN einbinden.


  • Abb. 5: Konfigurationsseite für die LAN-Schnittstelle des DNP/AISS1

Datum und Uhrzeit ändern

Um Datum und Uhrzeit einzustellen, gehen Sie bitte wie folgt vor:

  • Klicken Sie links im Menü auf System > Time and date (Abbildung 6).
  • Im Abschnitt Current system time wird die aktuelle Uhrzeit des DNP/AISS1 angezeigt.
  • Im Abschnitt Time and date configuration wird die aktuelle Uhrzeit des PCs angezeigt.
  • Wählen Sie unter Time setup den Punkt manually aus.
  • Klicken Sie anschließend auf [Apply], um die PC-Zeit für das DNP/AISS1 zu übernehmen.


Info.svg.png Da das DNP/AISS1 keine Pufferbatterie für die Echtzeituhr (RTC) besitzt, müssen Datum und Uhrzeit bei der Erstinbetriebnahme sowie nach jeder Unterbrechung der Stromversorgung aktualisiert werden.


  • Abb. 6: Manuelle Einstellung von Datum und Uhrzeit des DNP/AISS1


Zugriff auf Linux-Kommandozeile einrichten

Das Embedded Linux des DNP/AISS1 kann per Kommandozeile bedient werden. Dazu ist keine weitere Software auf dem PC erforderlich. Das DNP/AISS bietet dafür den Dienst Shell-in-a-box, welcher direkt im Browser ausgeführt wird. Um Shell-in-a-box zu starten, gehen Sie bitte wie folgt vor:

  • Klicken Sie links im Menü auf Services > General (Abbildung 7).
  • In der Zeile Shellinanbox service muss rechts ein grüner Pfeil zu sehen sein, welcher anzeigt, dass der Dienst aktiviert ist. Sollte stattdessen ein rotes Quadrat zu sehen sein, muss der Dienst zunächst gestartet werden. Setzen Sie dazu das Häkchen auf der linken Seite und klicken anschließend auf [Apply].
  • Klicken Sie ganz rechts in der Zeile auf den Link web console.
  • Es öffnet sich ein neues Browserfenster mit dem Linux-Login-Prompt (Abbildung 8).
  • In der mitgelieferten Inbetriebnahmeanleitung finden Sie die Zugangsdaten für die Anmeldung.
  • Nach erfolgreicher Anmeldung können Sie wie gewohnt Linux-Kommandos eingeben.


  • Abb. 7: Konfigurationsseite für verschiedene allgemeine Dienste wie Telnet und FTP

  • Abb. 8: Shell-in-a-box-Browserfenster mit Linux-Kommandozeile

FTP-Zugang einrichten

Um Dateien vom PC in das Dateisystem des DNP/AISS1 zu übertragen, muss ein FTP-Zugang eingerichtet werden. Dazu muss ein FTP-Client auf dem PC installiert sein und passend konfiguriert werden. Wir verwenden im folgenden Beispiel den kostenlosen FTP-Client FileZilla, welcher hier heruntergeladen werden kann: https://filezilla-project.org. Mit den korrekten Zugangsdaten kann aber auch jeder andere FTP-Client verwendet werden.

Starten Sie FileZilla und geben Sie folgende Daten in die Zeile unterhalb der Menüleiste ein (Abbildung 9):

  • Server: IP-Adresse des DNP/AISS1 (voreingestellt ist 192.168.0.126).
  • Benutzername/Passwort: Wie für die Linux-Kommandozeile (siehe Inbetriebnahmeanleitung).
  • Port: 21.
  • Klicken Sie anschließend auf [Verbinden].

Sie sehen jetzt auf der linken Seite des Programmfensters die lokalen Verzeichnisse und Dateien des PCs und auf der rechten Seite die Verzeichnisse und Dateien des DNP/AISS1 (Abbildung 10).

Nun können Dateien und Verzeichnisse per Drag-and-Drop oder per Kontextmenü (Rechtsklick) zwischen PC und DNP/AISS1 verschoben bzw. kopiert werden.


  • Abb. 9: Programmfenster des FTP-Clients FileZilla

  • Abb. 10: FileZilla-Fenster nach erfolgreicher Verbindung mit dem DNP/AISS1

Erste Schritte mit Node-RED

Node-RED ist eine grafische Datenfluss-Programmierumgebung, mit der relativ einfach Eingangsdaten (z. B. von Sensoren) verarbeitet und an verschiedenste Systeme (z. B. Datenbanken oder Cloudservices) weitergegeben werden können. So können beispielsweise die Sensordaten des DNP/AISS1 in einem Node-RED-Dashboard auf verschiedene Weise visualisiert werden.

Node-RED starten

Node-RED ist auf dem DNP/AISS1 bereits vorinstalliert. Um Node-RED zu starten, gehen Sie bitte wie folgt vor:

  • Klicken Sie links im Menü auf Apps > Node-RED.
  • Im Abschnitt General configuration setzen Sie in der Zeile Enable service das Häkchen auf der linken Seite und klicken Sie auf [Apply]. Dieser Vorgang kann einige Sekunden dauern.
  • Auf der rechten Seite erscheint ein grüner Pfeil und Node-RED ist aktiviert.
  • Klicken Sie jetzt ganz rechts in der Zeile auf den Link node-red.
  • Es öffnet sich ein neues Browserfenster mit der Node-RED-Oberfläche (Abbildung 11).

Das Starterkit bietet bereits vorbereitete Flows für den BME280-Sensor (Temperatur, Luftdruck und rel. Luftfeuchtigkeit).


  • Abb. 11: Node-RED-Oberfläche im Browserfenster mit Flows und aktivem Dashboard-Reiter


Node-RED-Dashboard starten

Das Starterkit bietet auch ein vorbereitetes Dashboard für die Daten des BME280-Sensors. Um das Dashboard anzuzeigen, gehen Sie bitte wie folgt vor:

  • Klicken Sie im Node-RED-Fenster rechts oben auf den Reiter Dashboard.
  • Klicken Sie anschließend auf das quadratische Symbol mit dem Pfeil gleich unterhalb des Reiters Dashboard.
  • Es öffnet sich ein neues Browserfenster mit dem Node-RED-Dashboard (Abbildung 12).


Info.svg.png Damit im Dashboard auch die Verlaufsdaten im jeweiligen Diagramm angezeigt werden, muss die Systemzeit des DNP/AISS1 korrekt eingestellt worden sein.


  • Abb. 12: Node-RED-Dashboard

User-LED konfigurieren

Das DNP/AISS1 verfügt über eine konfigurierbare LED auf der Hauptplatine mit der Beschriftung D1. Diese LED kann per Kommandozeile in verschiedene Modi versetzt werden.

Die folgende Tabelle zeigt die möglichen Modi:

Modus Funktion
0 LED dauerhaft aus
1 LED dauerhaft ein
2 1 s an und 1 s aus (Zyklisch)
3 100 ms an und 1 s aus (Zyklisch)
4 300 ms an und 300 ms aus (Zyklisch)
5 100 ms an und 100 ms aus (Zyklisch)
6 1 s an und 100 ms aus (Zyklisch)
? Zeigt den aktuellen LED-Modus an
2:8 200 ms an und 800 ms aus (Zyklisch, frei wählbar)


Info.svg.png Auf Grund eines Softwarefehlers in der Firmware-Version 3.0-7392, ist die Zuordnung der Modi z. Z. noch invertiert, d. h. 0 ist 1, 2 ist 6, 3 ist 5 usw.


Um den aktuellen Modus der LED zu ändern, gehen Sie bitte wie folgt vor:

  • Öffnen Sie ein Browserfenster mit Shell-in-a-Box und melden Sie sich mit den Zugangsdaten aus der Inbetriebnahmeanleitung an.
  • Geben Sie das Kommando ledstat ein, um eine Übersicht der Verwendung und Optionen zu erhalten (Abbildung 13).
  • Beispiel: ledstat 1 4. Die erste Ziffer nach ledstat wählt die LED aus, die zweite Ziffer gibt den gewünschten Modus an.


  • Abb. 13: Linux-Kommando ledstat in Shell-in-a-box

Troubleshooting

Auslieferungszustand wiederherstellen

Es kann vorkommen, dass das DNP/AISS1 wieder in den Auslieferungszustand versetzt werden muss, bspw. weil man sich auf Grund einer Fehlkonfiguration "ausgesperrt" hat und nicht mehr auf die SSV/WebUI zugreifen kann. Oder man möchte eine zweite microSD-Karte als Backup aufsetzen.


Info.svg.png Bitte stellen Sie sicher, dass Sie auf Ihrem PC das Datenkompressionsprogramm 7-Zip (https://www.7-zip.org) zum entpacken der Image-Datei sowie das Programm Rufus (https://rufus.ie) zum schreiben des Images auf eine microSD-Karte installiert haben. Rufus gibt es auch als portable Version, die ohne Installation direkt gestartet werden kann. Außerdem benötigt der PC einen Kartenleser für microSD-Karten. Ein externer über USB angeschlossener Kartenleser funktioniert auch.


Die folgenden Schritte beschreiben, wie Sie das Firmware-Image des DNP/AISS1 auf einer microSD-Karte installieren.

  • Laden Sie hier https://www.ssv-embedded.de/downloads/dnpaiss1/firmware/dnp-aiss1-20190327_(build_3.0-7392).7z zunächst das als 7-Zip-Archiv (.7z-Datei) gepackte Firmware-Image für das DNP/AISS1 herunter und speichern es auf Ihrem PC.
  • Entpacken Sie mit Hilfe des Programms 7-Zip das Archiv. Beachten Sie bitte, dass das entpackte Image (.img-Datei) knapp 8 GB groß ist! In dem Archiv ist auch eine .md5-Datei enthalten, mit der Sie die Authentizität des Images verifizieren können.
  • Trennen Sie zuerst das DNP/AISS1 von der Stromversorgung! Entnehmen Sie erst danach die microSD-Karte aus der Halterung des DNP/AISS1 und stecken Sie die Karte in den Kartenleser.
  • Starten Sie Rufus und wählen Sie zunächst unter Laufwerk den Kartenleser mit der microSD-Karte aus (Abbildung 15).
  • Klicken Sie nun auf auf die Schaltfläche [Auswahl] und wählen Sie die Image-Datei aus. Unter Startart sollte nun der Dateiname des Images stehen (Abbildung 16).
  • Mit dem runden Häkchen-Symbol zwischen Startart und [Auswahl] können Sie die md5-Checksumme erzeugen, um die Authentizität des Images zu prüfen. Dieser Vorgang dauert einen Augenblick (Abbildung 17). Das Ergebnis (Abbildung 18) können Sie mit dem Inhalt der .md5-Datei vergleichen. Öffnen Sie dazu einfach die .md5-Datei mit einem Texteditor, wie bspw. Notepad++ (Abbildung 19). Das Ergebnis von Rufus und der Inhalt der .md5.-Datei müssen identisch sein. Sollte dies nicht der Fall sein, wenden Sie sich bitte an SSV.
  • Jetzt kann das Image auf die microSD-Karte geschrieben werden, weitere Einstellungen sind nicht nötig. Klicken Sie dazu unten auf die Schaltfläche [Start] und bestätigen Sie die Warnmeldungen mit [OK]. Das Image wird jetzt auf die Karte kopiert; dieser Vorgang dauert ca. 3 - 5 Minuten (Abbildung 20).
  • Nachdem der Schreibvorgang beendet wurde (Abbildung 21), kann die microSD-Karte aus dem Kartenleser entnommen und wieder in die Halterung des DNP/AISS1 eingesetzt werden.
  • Verbinden Sie abschließend das DNP/AISS1 wieder mit der Stromversorgung. Das System fährt nun hoch und Sie können sich über die IP-Adresse 192.168.0.126:7777 mit den ursprünglichen Zugangsdaten (siehe mitgelieferte Inbetriebnhameanleitung) in das SSV/WebUI einloggen.


  • Abb. 14: Zip-Archiv des Images, entpacktes Image und .md5-Datei auf dem PC

  • Abb. 15: Rufus Programmfenster

  • Abb. 16: Ausgewähltes Image unter Startart

  • Abb. 17: Berechnung der md5-Checksumme des Images

  • Abb. 18: Ergebnis der Berechnung der md5-Checksumme des Images

  • Abb. 19: .md5-Datei in Notepad++

  • Abb. 20: Image wird auf die microSD-Karte geschrieben

  • Abb. 21: Der Schreibvorgang wurde erfolgreich beendet

Literatur

  • Chi Nhan Nguyen, Oliver Zeigermann: Machine Learning – kurz & gut: Eine Einführung mit Python, Pandas und Scikit-Learn. O'Reilly 2018, ISBN: 978-3960090526.

Weblinks

Downloads

Kontakt und Support

Fragen oder Anregungen? Kontaktieren Sie uns:


SSV Software Systems GmbH

Dünenweg 5

D-30419 Hannover


Fon: +49 (0)511/40 000-0
Fax: +49 (0)511/40 000-40
E-Mail: sales@ssv-embedded.de


Homepage: https://www.ssv-embedded.de/
Forum: https://www.ssv-comm.de/forum/
Von „https://mewi.ssv-embedded.de/index.php?title=DNP/AISS1:_Erste_Schritte&oldid=1980“