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| | == Überblick == |
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| | Der '''IBH Link UA''' ist ein industrielles OPC-UA-Gateway zur Anbindung von Steuerungen und übergeordneten Systemen. Das Gerät vereint OPC UA Server und Client, eine webbasierte Administration und eine integrierte Firewall in einem kompakten Hutschienengerät. |
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| == S5- und S7-Steuerungen in die OPC UA-Welt einbinden ==
| | Unterstützt werden unter anderem: |
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| Unter dem Schlagwort „Industrie 4.0“ halten immer mehr neue Kommunikations- und Informations-Technologien Einzug in die Industrieautomatisierung. Um diese Anforderungen effizient und möglichst schnell umsetzen zu können, muss versucht werden, die hohe Komplexität durch Modularisierungen und Standardisierungen herabzusetzen. In diesem Zusammenhang hat sich OPC UA als zukunftsweisender Kommunikationsstandard erwiesen. Denn mit OPC UA wird die Industrie 4.0 –Anforderung, nach Unabhängigkeit von Hersteller- , Branchen- und Betriebssystemkommunikation erfüllt.
| | * SIMATIC S5 und Siemens S7 |
| Da OPC UA nicht nur Maschinendaten, also Prozesswerte und Messwerte übertragen, sondern sie auch semantisch beschreiben kann, gewinnt OPC UA eine immer größere Bedeutung, wenn es darum geht, Maschinendaten von Steuerungen an übergeordnete Systeme zu übergeben.
| | * LOGO! |
| Wie aber kann man Prozessdaten aus Siemens-SIMATIC-Steuerungen auslesen und in die OPC UA-Kommunikation einbinden ?
| | * Mitsubishi-Steuerungen und Mitsubishi-Roboter |
| Die Lösung dazu ist der [http://www.ibhsoftec.com/IBH-Link-UA IBH Link UA].
| | * Rockwell ControlLogix und CompactLogix |
| | * SINUMERIK 840D/840D SL und SINUMERIK ONE |
| | * Modbus TCP/RTU |
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| [[Image:IBH_Link_UA.png|400px]]
| | Je nach Steuerung erfolgt der Zugriff symbolisch oder über projektierte Variablen und Datenbausteine. |
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| Da Siemens-Steuerungen der STEP5- und STEP7-Reihe standardmäßig nicht mit OPC-Schnittstellen ausgerüstet sind, ist die Anbindung mit dem IBH Link UA zwingend notwendig.
| | == Konfiguration und Administration == |
| Der IBH Link UA, eine OPC UA Server/Client-Baugruppe mit Firewall, eignet sich zur Integration von Steuerungen der SIMATIC-Reihe S5, S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200 und S7-1500 in die OPC UA Welt. Bei dem IBH Link UA handelt es sich um ein kompaktes Gerät zur Hutschienenmontage mit vier Ethernet Ports und einer 24V-Stromversorgung. Er wird mit dem Original Siemens STEP7-Tool oder dem TIA Portal konfiguriert. Es muss keine spezielle Software auf dem Programmiergerät installiert werden. Die Variablendefinitionen werden von der Programmiersoftware in den IBH Link UA über Ethernet übertragen. Die Variablenattribute (z.B. Schreibschutz oder Grenzwerte) definiert man direkt im SPS-Projekt. Es ist somit ein symbolischer Zugriff auf Variablen und Datenbaustein-Strukturen möglich.
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| Der Vorteil der neuen Lösung von IBHsoftec ist, dass es sich um eine Server-/Client-Baugruppe handelt. Durch die OPC-Client-Funktion wird auch der Datenaustausch von OPC Servern untereinander ermöglicht. Es können über diese Funktion zum Beispiel Steuerungen oder andere Geräte mit OPC UA verschiedener Hersteller Daten austauschen. Die Konfiguration der Client Funktion erfolgt über die Weboberfläche. .
| | Für die Projektierung stehen mehrere Wege zur Verfügung: |
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| ==Funktionsweise und Projektierung==
| | * der kostenfreie [[IBH Link UA:Konfiguration mit dem IBH OPC UA Editor|IBH OPC UA Editor]] |
| | * Siemens STEP7 |
| | * das TIA Portal |
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| Wie bereits erwähnt, wird der IBH Link UA mit dem Original Siemens STEP7 oder dem TIA-Portal konfiguriert. Es muss keine spezielle Software auf dem Programmiergerät installiert werden. Somit ist der IBH Link UA nahtlos in das SPS-Projekt integriert. Die Variablendefinitionen werden von der Programmiersoftware in den IBH Link UA über Ethernet übertragen. Die Variablenattribute (z.B. Schreibschutz oder Grenzwerte) definiert man direkt im SPS-Projekt. Es ist somit ein symbolischer Zugriff auf Variablen und Datenbaustein-Strukturen möglich. Bei der Projektierung geht man folgendermaßen vor:
| | Die Administration erfolgt über die Weboberfläche. Dort werden unter anderem Netzwerk, OPC-UA-Security, Zertifikate, OPC-UA-Client-Verbindungen, historische Daten, MQTT, Docker und Monitoring verwaltet. Zusätzliche Programme oder Treiber sind für die Webadministration nicht erforderlich. |
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| 1. Zunächst wird durch den Anwender eine PC-Station angelegt.
| | == OPC UA Server und Client == |
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| 2. Auf dem Steckplatz 1 wird der OPC-Server (SW8.2) eingefügt.
| | Der OPC UA Server stellt Steuerungsdaten für Visualisierungen sowie MES-, ERP- und SAP-Systeme bereit. Neben aktuellen Prozesswerten werden auch historische Daten sowie Alarms & Conditions unterstützt. |
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| 3. Auf Steckplatz 2 wird nun noch die Ethernet Anschaltung (IE Allgemein SW8.2) eingefügt
| | Mit der integrierten OPC-UA-Client-Funktion kann der IBH Link UA Daten mit anderen OPC-UA-Servern austauschen. Benutzerdefinierte Variablen und Strukturen können in einem eigenen Namensraum angelegt und mit Variablen externer Server verbunden werden. |
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| [[Image:IBHLink_UA_S7_Verbindung.png|1253px]]
| | == IIoT, Edge und Cloud == |
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| 4.Nun wird die S7-Verbindung zu den gewünschten Steuerungen hergestellt.
| | Der IBH Link UA unterstützt weitere Integrationswege: |
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| 5.In den Eigenschaften des OPC Servers kann man jetzt sehr einfach die Variablen konfigurieren
| | * MQTT Publish und Subscribe |
| | * Sparkplug B |
| | * verschlüsselte MQTT-Verbindungen und Zertifikate |
| | * Python-Methoden und eigene Datenmodelle |
| | * Cloud-Anbindungen, beispielsweise AWS und Microsoft Azure |
| | * Docker-Container auf dafür vorgesehenen Quad-Core-Geräten |
| | * TeamViewer-Fernzugriff |
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| 6. Anschließend transferiert man über Ethernet noch die Konfiguration in den IBH Link UA. Der IBH Link UA kennt dann unmittelbar die Zugriffswege zu den Steuerungen und stellt den OPC-Clients die gewünschten Variablen zur Verfügung.
| | Weitere Informationen stehen unter [[IBH Link UA:MQTT Beschreibung|MQTT]], [[IBH Link UA:Docker|Docker]] und [[IBH Link UA:Python/Methoden/Datenmodelle|Python/Methoden/Datenmodelle]]. |
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| ==Kommunikation mit den Steuerungen== | | == Netzwerk und Firewall == |
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| Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt über TCP/IP. Falls eine Steuerung keinen Ethernet-Anschluss besitzt, kann man dies über die bewährten Kommunikationsadapter [http://www.ibhsoftec.com/IBH-Link-S7-PP IBH Link S7++] oder [http://www.ibhsoftec.com/IBH-Link-S5-PP IBH Link S5++] realisieren. Der IBH Link UA verfügt über drei Ethernet-Ports für die Maschinenebene und einem Ethernet | | Abhängig von der Hardwarevariante besitzt der IBH Link UA vier Fast-Ethernet-Ports oder zwei Gigabit-Ethernet-Ports. Prozess- und Leitebene werden durch eine integrierte Firewall voneinander getrennt. Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt über TCP/IP. Steuerungen ohne eigenen Ethernet-Anschluss können über IBH Link S7++ beziehungsweise IBH Link S5++ angebunden werden. |
| Port für die Leitebene. Auf der Leitebene sind nur OPC-Zugriffe möglich. Es ist eine Firewall zwischen den beiden Ebenen integriert. Die Konfiguration der Ports erfolgt über einen gewöhnlichen Webbrowser.
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| | Die Daten der einzelnen Hardwarevarianten sind unter [[IBH Link UA:Technische Daten|Technische Daten]] aufgeführt. |
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| [[Image:IBH_Link_UA_ports.png|600px]]
| | == Security und Zertifikate == |
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| ==OPC Data Access==
| | Der IBH Link UA unterstützt OPC-UA-Authentifizierung, Signierung und Verschlüsselung. Zertifikate, Vertrauenslisten und Sperrlisten werden über die Weboberfläche verwaltet. |
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| OPC Data Access, auch als OPC DA bekannt, ist eine Gruppe von Standards, die Spezifikationen für die Übermittlung von Echtzeit-Daten von datenbearbeitenden Geräten wie PLCs zu Anzeige- und Interface-Geräten wie Human-Machine-Interfaces (HMI) anbietet. Der IBH Link UA kann von mehreren OPC UA-Clients angesprochen werden. Damit steht eine Datenquelle beliebigen OPC UA konformen Anwendungen z.B. SAP-, MES- und ERP-Systemen zur Verfügung.
| | Für eine zentrale Zertifikatsverwaltung kann ein Global Discovery Service eingesetzt werden. Hinweise zur Einrichtung stehen unter [[IBH Link UA:GDS|GDS und zentrale Zertifikatsverwaltung]]. |
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| [[Image:IBH_Link_UA_Address_space.PNG|916px]]
| | == Betrieb und Monitoring == |
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| ==Historische Daten==
| | Die Konfiguration kann gesichert und wiederhergestellt werden. Je nach Hardwarevariante steht eine MicroSD-Karte für Datenspeicherung, Erweiterungen oder Docker zur Verfügung. |
| Während OPC Data Access Zugriff auf Daten in Echtzeit ermöglicht, unterstützt OPC Historical Data Access, auch OPC HDA benannt, den Zugriff auf bereits gespeicherte Daten. Von einfachen Datalogging-Systemen bis zu komplexen SCADA-Systemen können historische Daten auf genormte Weise abgefragt werden. Die Aktivierung der Historischen Daten erfolgt komfortabel über die Weboberfläche. Es können maximal 99999 Werte pro historischer Variable gespeichert werden.Die minimale Abtastrate beträgt 50 ms.
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| === Remanente Historie ===
| | Für die Überwachung unterstützt der IBH Link UA unter anderem Systeminformationen und [[IBH Link UA:Nagios|Nagios/NRPE-Monitoring]]. |
| Wenn eine SD-Karte einsteckt und formatiert ist, kann man die remanente Historie aktivieren. In diesem Fall werden 1 mal pro Sekunde alle bis dahin erfassten Werte auf der SD-Karte gespeichert. Die Werte stehen dann auch nach dem Ausschalten zur Verfügung.
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| '''Bitte setzen Sie nur Industrielle SD-Karten ein !'''
| | == Weiterführende Informationen == |
| Diese SD-Karten können wesentlich öfter beschrieben werden. Wenn eine Speicherzelle durch zu häufiges Beschreiben (>10000) ausfällt, wird diese automatisch durch eine andere ersetzt.
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| === Historische Daten über XML Verwalten ===
| | * [[IBH Link UA:Inbetriebnahme|Inbetriebnahme]] |
| Man kann auch die historischen Daten über eine XML Datei editieren.
| | * [[IBH Link UA:Handbuch|Handbücher und Beispiele]] |
| | | * [[IBH Link UA:Client Funktionen|OPC-UA-Client-Funktionen]] |
| | | * [[IBH Link UA:Historische Daten|Historische Daten]] |
| [[Image:IBH_Link_UA_HDA_Web.png|1239px]] | | * [[IBH Link UA:Technische Daten|Technische Daten]] |
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| [[Image:IBH_Link_UA_HDA.png|1146px]] | |
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| == Sicherheit ==
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| Der IBH Link UA verfügt über eine Zertifikatsverwaltung zur sicheren Kommunikation. Dazu wird entsprechende Softwareoberfläche geliefert, die in jedem beliebigen Webbrowser dargestellt werden kann. In dieser werden die Konfiguration der Sicherheitsstufen und die Verwaltung der Zertifikate vorgenommen. Hierbei wird auf den von der OPC Foundation definierten Mechanismen aufgesetzt. OPC UA Security beinhaltet Authentifizierung und Autorisierung, Verschlüsselung und Datenintegrität durch Signieren. Damit kann die Steuerung vor dem unkontrollierten Zugriff über ein übergeordnetes System geschützt werden.
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| [[Image:IBH_link_UA_Sicherheit.png|777px]]
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| Bei der Verschlüsselung (Encrypt) gibt es verschiedene Level: '''None, Basic128Rsa15''' und '''Basic256'''
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| |-
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| | '''None''' ||keine Verschlüsselung
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| |-
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| | '''Basic128Rsa15''' || 128 Bit Verschlüsselung
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| |-
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| | '''Basic256''' || 256 Bit Verschlüsselung
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| |}
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| Der IBH Link UA unterstützt die Level '''Sign''' und '''SignAndEncrypt'''
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| {|
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| |- | |
| | '''None''' || keine Sicherheitsstufe, schnellste Datenübermittlung
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| |-
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| | '''Sign''' || Die Nachrichten enthalten Sicherheitskennzeichen
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| |-
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| | '''SignAndEncrypt''' || Die Nachrichten enthalten Sicherheitskennzeichen und sind verschlüsselt
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| |}
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| <br />
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| <br />
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| <br />
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| == Zertifikate ==
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| Eine weitere Sicherheitsstufe von OPC UA besteht in dem Austausch von Zertifikaten.
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| Eine Kommunikation ist erst dann möglich, wenn sowohl Server als auch Client ein gültiges Zertifikat vom jeweiligen Partner zugewiesen wurde.
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| [[Image:IBH_Link_UA_Server_Client.png|700px]]
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| [[Image:IBH_Link_UA_Zertifikat.png|493px]] | |
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| [[Image:IBH_Link_UA_Zertifikat_vertrauen.png|781px]] | |
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| ==OPC Client==
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| Der Vorteil der neuen Lösung von IBHsoftec ist, dass es sich um eine Server-/Client-Baugruppe handelt. Durch die OPC-Client-Funktion wird
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| auch der Datenaustausch von OPC Servern untereinander ermöglicht.
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| Es können über diese Funktion zum Beispiel Steuerungen oder andere Geräte mit OPC UA verschiedener Hersteller Daten austauschen.
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| Die Konfiguration der Client Funktion erfolgt über die Weboberfläche.
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| [[Image:IBH_Link_UA_Client_Read_Status.PNG]]
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| ==Zusätzliche Vorteile==
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| In dem Gateway kann optional eine MicroSD Speicherkarte verwendet werden, auf der sich Daten lokal zwischenspeichern lassen. Im Fall eines Gerätetauschs bietet sie den Vorteil der schnelleren Neukonfiguration. Ein weiterer wichtiger Aspekt des kompakten Geräts ist, dass es sich um eine eigenständige Baugruppe handelt und somit kein Windows-PC benötigt wird.
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Überblick
Der IBH Link UA ist ein industrielles OPC-UA-Gateway zur Anbindung von Steuerungen und übergeordneten Systemen. Das Gerät vereint OPC UA Server und Client, eine webbasierte Administration und eine integrierte Firewall in einem kompakten Hutschienengerät.
Unterstützt werden unter anderem:
- SIMATIC S5 und Siemens S7
- LOGO!
- Mitsubishi-Steuerungen und Mitsubishi-Roboter
- Rockwell ControlLogix und CompactLogix
- SINUMERIK 840D/840D SL und SINUMERIK ONE
- Modbus TCP/RTU
Je nach Steuerung erfolgt der Zugriff symbolisch oder über projektierte Variablen und Datenbausteine.
Konfiguration und Administration
Für die Projektierung stehen mehrere Wege zur Verfügung:
Die Administration erfolgt über die Weboberfläche. Dort werden unter anderem Netzwerk, OPC-UA-Security, Zertifikate, OPC-UA-Client-Verbindungen, historische Daten, MQTT, Docker und Monitoring verwaltet. Zusätzliche Programme oder Treiber sind für die Webadministration nicht erforderlich.
OPC UA Server und Client
Der OPC UA Server stellt Steuerungsdaten für Visualisierungen sowie MES-, ERP- und SAP-Systeme bereit. Neben aktuellen Prozesswerten werden auch historische Daten sowie Alarms & Conditions unterstützt.
Mit der integrierten OPC-UA-Client-Funktion kann der IBH Link UA Daten mit anderen OPC-UA-Servern austauschen. Benutzerdefinierte Variablen und Strukturen können in einem eigenen Namensraum angelegt und mit Variablen externer Server verbunden werden.
IIoT, Edge und Cloud
Der IBH Link UA unterstützt weitere Integrationswege:
- MQTT Publish und Subscribe
- Sparkplug B
- verschlüsselte MQTT-Verbindungen und Zertifikate
- Python-Methoden und eigene Datenmodelle
- Cloud-Anbindungen, beispielsweise AWS und Microsoft Azure
- Docker-Container auf dafür vorgesehenen Quad-Core-Geräten
- TeamViewer-Fernzugriff
Weitere Informationen stehen unter MQTT, Docker und Python/Methoden/Datenmodelle.
Netzwerk und Firewall
Abhängig von der Hardwarevariante besitzt der IBH Link UA vier Fast-Ethernet-Ports oder zwei Gigabit-Ethernet-Ports. Prozess- und Leitebene werden durch eine integrierte Firewall voneinander getrennt. Die Kommunikation mit den Steuerungen erfolgt über TCP/IP. Steuerungen ohne eigenen Ethernet-Anschluss können über IBH Link S7++ beziehungsweise IBH Link S5++ angebunden werden.
Die Daten der einzelnen Hardwarevarianten sind unter Technische Daten aufgeführt.
Security und Zertifikate
Der IBH Link UA unterstützt OPC-UA-Authentifizierung, Signierung und Verschlüsselung. Zertifikate, Vertrauenslisten und Sperrlisten werden über die Weboberfläche verwaltet.
Für eine zentrale Zertifikatsverwaltung kann ein Global Discovery Service eingesetzt werden. Hinweise zur Einrichtung stehen unter GDS und zentrale Zertifikatsverwaltung.
Betrieb und Monitoring
Die Konfiguration kann gesichert und wiederhergestellt werden. Je nach Hardwarevariante steht eine MicroSD-Karte für Datenspeicherung, Erweiterungen oder Docker zur Verfügung.
Für die Überwachung unterstützt der IBH Link UA unter anderem Systeminformationen und Nagios/NRPE-Monitoring.
Weiterführende Informationen