MC100 und smarte Wireless Sensoren als Plattform für IoT Anwendungen

Daten sind die Grundlage jeder IoT Anwendung

Industrie 4.0, IoT, vorausschauende Wartung, Condition Monitoring – alles Schlagworte, die heute täglich in der einschlägigen Fachpresse, im Web, in Businessportalen und in Webinaren zu sehen und zu hören sind. Dennoch sind viele Anwender im Maschinen- und Anlagenbau unsicher, wie sie diese Schlagworte mit Leben füllen und konkrete Use Cases für ihre tägliche Praxis daraus ableiten können.

Die Basis für jede IoT Anwendung sind große Mengen digitalisierter Daten. Je mehr historische und aktuelle Daten für die zu überwachende Maschine oder komplette Produktionsanlage sowie ihre Umgebung vorliegen, umso besser lässt sich eine konkrete Servicemaßnahme oder eine Handlungsempfehlung für das Bedienpersonal daraus ableiten. Obwohl wir erst am Anfang dieser Digitalisierung stehen, ist abzusehen, dass dieser Trend anhalten und ein breites Spektrum industrieller und nicht-industrieller Anwendungen flächendeckend erfassen wird. Eine der Herausforderungen besteht darin, diese Daten automatisiert zu erheben und in elektronischer, digitaler Form zur Verfügung zu stellen.

 

 

Wie komme ich an diese Daten und welche Daten benötige ich?

Maschinen- und Produktionsdaten werden in den meisten Fällen mittels Sensorik erfasst. Bei neu entwickelten Maschinen und Anlagen, im sogenannten Greenfield, werden die benötigten Sensoren je nach umzusetzenden Use Case bereits in der Entwicklungsphase eingeplant und ihre Daten der zentralen Steuerung zugeführt. Genügend Rechenleistung vorausgesetzt, können sie direkt in der Maschine vorverarbeitet und interpretiert werden. Über entsprechende Dashboards am lokalen HMI oder auch an Remote Stationen innerhalb des Firmennetzwerkes können die so aufbereiteten Daten ohne großen Aufwand visualisiert werden.

 

Ganz anders sieht es jedoch in Brownfield Applikationen aus. In der produzierenden Industrie findet man oftmals eine sehr heterogene Landschaft von unterschiedlichsten Maschinen und Anlagen vor, die in vielen Fällen nicht über ein zentrales Netzwerk oder einen industriellen Feldbus miteinander verbunden sind.

Hinzu kommen unterschiedlichste Maschinensteuerungen und HMI, die häufig nicht über heute übliche IT-Standards verfügen. Sensoren für die Aufnahme von Temperaturen, Drücken, Schwingungen oder sonstigen Umgebungsbedingungen sind in der Regel nicht vorhanden.

Nehmen wir als einfaches Beispiel Elektromotoren einer Pumpe oder eines Förderbandes, wie sie in nahezu jeder Industrieanwendung vielfach zu finden sind. Fällt dieses einfache Bauteil aus, steht oftmals die gesamte Produktionskette und verursacht Ausfälle, die den Wert des Motors um ein Vielfaches übersteigen. Um den bevorstehenden Ausfall erkennen zu können und den Motor rechtzeitig in einer geplanten Wartungsaktion zu tauschen, reichen meistens bereits einfache Sensoren zur Temperatur oder Schwingungserfassung.

 

 

 

Wie bekomme ich eine Brownfield Anwendung mit überschaubaren Mitteln „IoT-ready“?

Die Nachrüstung von verdrahteter Sensorik scheidet oftmals aus, da entsprechende Eingänge an der Steuerung fehlen und eine Nachrüstung mit hohen Aufwänden verbunden ist. Die Einbindung ins Steuerungsprogramm ist häufig nicht möglich, weil der Sourcecode komplett fehlt oder der letzte Inbetriebnahmestand nicht dokumentiert wurde. Die Lösung sind einfach nachrüstbare drahtlose Sensoren sowie dazu passende Auswertegeräte. Und hier kommen die Experten von MC Technologies mit jahrzehntelanger Erfahrung in der M2M-Kommunikation ins Spiel.

Für die Gebäudeautomation bieten wir unseren Kunden schon länger drahtlose Sensoren zur Messung von Temperatur, Luftfeuchte oder Staubkonzentration. Die Sensordaten werden über MC100 Gateways mittels gängiger Standards wie Sigfox oder wireless M-Bus eingesammelt, verarbeitet und über Mobilfunknetze wie LTE oder zukünftig auch 5G zum Kundenserver oder in eine Cloud-Anwendung geschickt.

Mit flexibel einsetzbaren und einfach konfigurierbaren IoT-Sensoren erweitern wir unser Lösungsportfolio nun auch für das raue Industrieumfeld. Hier steht eine komplette Plattform zur Messung von Temperatur, Druck, Beschleunigung, Feuchtigkeit, Helligkeit, Luftgüte und vielen weiteren Parametern bereit. Die Übertragung der Sensordaten kann z.B. mittels Bluetooth LE oder LoRaWAN erfolgen. Durch die Low Power Architektur hat die im Sensor verbaute Batterie je nach Anwendung eine Lebensdauer von mehreren Jahren.

Alternative Versorgungskonzepte z.B. über Solarzellen sind ebenfalls möglich. Als Gateway fungiert auch in diesem Fall wieder ein Gerät aus der MC100 Systemfamilie. In der Ausprägung als GPIO- oder SensT2-Variante stehen dem Anwender neben der Wireless Technologie onboard zusätzliche analoge und digitale I/O sowie Feldbus-Schnittstellen wie CAN oder Modbus zur Verfügung. In vielen Fällen kann ein MC100 somit eine typische SPS komplett ersetzen. Ein leistungsstarker ARM Cortex-A7 Controller, 512 MB RAM und 4 GB Flash Speicher ermöglichen umfangreiche Datenverarbeitung bereits im Produktionsumfeld sowie den Einsatz als Edge Device. Als Betriebssystem kommt OpenWRT Linux zum Einsatz. Mittels C/C++, Python, Java oder Node-RED werden sowohl Hochsprachen als auch grafische Programmier- und Konfigurationsmöglichkeiten unterstützt.

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Wir beraten Sie gerne!