Mit Funkmodulen die Herausforderungen des IIoT meistern, blinde Flecke beseitigen und Inbetriebnahmezeit einsparen
Drahtlos Daten-Inseln erobern
Das Industrial Internet of Things (IIoT) ist die Zukunft der Produktion und steht vor einem enormen Wachstum. Bis ins Jahr 2020 steigt laut seriösen Prognosen die Anzahl der weltweiten Smart Objects von 6 Milliarden auf 50 Milliarden Objekte. Diese Entwicklung stellt die Industrie vor große Herausforderungen, um das Ziel des IIoT - effektive, schnelle und sichere Prozesse in der Fertigung aber auch im Warenfluss - zu erreichen. Drahtlose I/O-Module sind eine zuverlässige Möglichkeit, Daten auf der Feldebene zu erfassen.
Bild: Advantech Europe BVSmart Objects sind nichts anderes als vernetzte Maschinen oder Sensoren. Auf dem Weg zu effektiven Prozessen in der Fertigung ist es unabdingbar, die klassische Automatisierungspyramide zu durchbrechen. Diese besteht üblicherweise aus verschiedenen und voneinander getrennten Ebenen: der Feldebene (I/O-Module), der Steuerung (SPS), der Prozessleitebene (SCADA), der Betriebsebene (MES) und der Unternehmensleitebene (ERP). Grundvoraussetzung für IIoT ist ein Datenfluss durch und zwischen allen Ebenen der Automatisierungspyramide anstatt eines Datenflusses in nur einer Ebene. Prozessdaten, wie beispielsweise Mess- oder Positionierungsdaten werden heute schon erfasst und direkt an der Maschine in Form von Displays oder Warnleuchten ausgegeben. Durch die Vernetzung der Maschinen werden diese ermittelten Daten zusätzlich durch die Automatisierungspyramide hindurch verarbeitet und final im ERP-System oder in der Cloud zugänglich gemacht. Aufgrund des zu erwartenden Wachstums besteht die Herausforderung in der Schaffung skalierbarer und ökonomischer Systeme, um die vorhandenen Maschinen und Sensoren zu vernetzen. Besonders drahtlose I/O-Module bieten hier große Vorteile durch verkürzte Inbetriebnahme, geringere Kosten und hohe Flexibilität.
Bild: Advantech Europe BVVerkürzte Inbetriebnahme
Hauptargument für eine verkürzte Inbetriebnahme ist die stark reduzierte Infrastruktur. Eine Verlegung von Datenkabeln ist nicht nötig. Alleine dieser Aspekt reduziert die Inbetriebnahme enorm. Selbstverständlich sind drahtlose I/O-Module nicht komplett kabellos. Die Energieversorgung des I/O-Modules erfolgt in der Regel über ein Netzkabel. Da es sich bei der Anbindung in der Regel um Maschinen oder Sensoren handelt, die ebenfalls Energie über Stromnetze beziehen, ist lokal die Energieversorgung bereits vorhanden. Gemäß dem Fall, dass für spezielle Anwendungen keine Energieversorgung über ein Stromnetz vorliegt oder eine Verlegung zu kostenintensiv ist, bietet das Wise-4050 I/O-Modul von Advantech eine Micro-USB-Schnittstelle zur Leistungsaufnahme an. Zusätzlich ist eine Versorgung über Akku möglich, da drahtlose I/O-Module für einen geringen Leistungsverbrauch konzipiert sind.
Plug&Acquire
Die Unabhängigkeit von Datenkabeln und Power Supply ermöglicht dem Anwender eine flexible Konzeption. Diese Flexibilität fügt sich in das modulare Industrie-Anlagenkonzept Plug & Produce ein. Plug & Produce basiert auf verkürzter Inbetriebnahme, Kostenvorteilen und mehr Flexibilität durch höhere Kompetenz der eingesetzten Komponenten. Module werden nach benötigter Produktionskapazität eingebunden oder entfernt - sinngemäß ein Plug & Acquire. Drahtlose I/O-Module zur Datenerfassung sind wie gemacht für dieses Anlagenkonzept.
Bild: Advantech Europe BVDrahtlos die Daten-Inseln erobern
Die Vernetzung von 50 Milliarden Smart Objects in kurzer Zeit ist eine immense Aufgabe. Viele bestehende Maschinen und Systeme in der Industrie sind als 'Daten-Insellösungen' konzipiert. Die Herausforderung bei der Vernetzung besteht in der Vermeidung von Störungen bei den Datenerfassungen durch I/O-Module. In der Praxis können beispielsweise Stromtransmitter zur Übermittlung des Energieverbrauchs der Maschine hinzugefügt werden. Bei analogen Signalen bestehender Daten-Insellösungen wie beispielsweise Temperatursendern hilft die Installation von Signal-Isolatoren zur Digitalisierung und schlussendlich Übertragung der Daten mittels I/O-Module ohne Beeinträchtigungen des Systems bzw. der Maschine.
Bild: Advantech Europe BVAkzeptanz und Verbreitung drahtloser Netzwerke
Die allgemeine Verbreitung und Akzeptanz von drahtlosen Technologien durch beispielsweise Smartphones oder Tablets hilft unterstützend bei der Implementierung drahtloser I/O-Module. Protokolle wie WiFi und Bluetooth sind weit verbreitet, aber auch industriespezifische Protokolle wie beispielsweise WirelessHart, ISA100.11a, Zigbee und Z-Wave sind einem weiten Anwenderkreis bekannt. Viele drahtlose IIoT-Protokolle basieren auf WiFi-Technologien oder weisen große Ähnlichkeiten zu kommerziellen drahtlosen Systemen auf.
Überwachung mit und ohne Kontrolle
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt liegt der Fokus von drahtlosen I/O-Modulen mehr auf der Datenerfassung sowie -übertragung, nicht auf der Steuerung der jeweiligen Maschinen sowie Sensoren. Dabei ist dies technisch durchaus möglich, jedoch gibt es berechtigte Zweifel, ob drahtlose Technologien dafür zum jetzigen Zeitpunkt die geeignete Wahl sind. Im Gegensatz zu kabelgebundenen Systemen sind sie störungsanfälliger. Der Verlust von Statusinformationen der Maschine aufgrund von Verbindungsstörungen ist kalkulierbar und akzeptabel, der totale Kontrollverlust über die Maschine hingegen nicht!
Bild: Advantech Europe BVVerringerte Risiken
Die Flexibilität, verkürzte Inbetriebnahme und Usability ändern die Voraussetzungen bei der Datenerfassung enorm. Die Zeit vom Konzept bis hin zur finalen Realisierung von Projekten mit drahtlosen I/O-Modulen verkürzt sich signifikant. Anwender können schnell und einfach auf der Feldebene Daten erfassen und zur Analyse übertragen. Zusätzlich reduzieren sich die Auswirkungen für falsche Entscheidungen. Anpassungen oder auch Erweiterungen sind mit geringem Aufwand möglich. Fehler fallen nicht schwer ins Gewicht und lassen sich leichter und unkomplizierter beheben als mit kabelgebundenen Systemen.
Browserbasierte Darstellung
Nicht nur die Datenerfassung, sondern auch das Auslesen der Daten ist aufgrund der drahtlosen Technologie vorteilhaft. Im Unterschied zu kabelgebundenen Strukturen ermöglichen drahtlose Architekturen einfachere Darstellungsmethoden der erworbenen Daten. Die Kommunikation der I/O-Module mit HMI aber auch mit Smartphones, Tablets oder anderen browserfähigen Devices wird durch WiFi oder Bluetooth unterstützt. Software wie beispielsweise WebAccess HMI bereiten Daten in Grafiken auf. Dabei ist es möglich, Daten von unterschiedlichen Quellen einzubeziehen.
Drahtloser Game Changer
Bedienbarkeit, Flexibilität und eine kurze sowie einfache Inbetriebnahme machen drahtlose I/O-Module zu einem Game Changer in der Datenerfassung der Feldebene. Verringerte Risiken sowie Plug&Acquire ermutigen Datenarchitekten, neue Wege zu gehen.
Bild: Advantech Europe BVVerkürzte Inbetriebnahme
Hauptargument für eine verkürzte Inbetriebnahme ist die stark reduzierte Infrastruktur. Eine Verlegung von Datenkabeln ist nicht nötig. Alleine dieser Aspekt reduziert die Inbetriebnahme enorm. Selbstverständlich sind drahtlose I/O-Module nicht komplett kabellos. Die Energieversorgung des I/O-Modules erfolgt in der Regel über ein Netzkabel. Da es sich bei der Anbindung in der Regel um Maschinen oder Sensoren handelt, die ebenfalls Energie über Stromnetze beziehen, ist lokal die Energieversorgung bereits vorhanden. Gemäß dem Fall, dass für spezielle Anwendungen keine Energieversorgung über ein Stromnetz vorliegt oder eine Verlegung zu kostenintensiv ist, bietet das Wise-4050 I/O-Modul von Advantech eine Micro-USB-Schnittstelle zur Leistungsaufnahme an. Zusätzlich ist eine Versorgung über Akku möglich, da drahtlose I/O-Module für einen geringen Leistungsverbrauch konzipiert sind.
Plug&Acquire
Die Unabhängigkeit von Datenkabeln und Power Supply ermöglicht dem Anwender eine flexible Konzeption. Diese Flexibilität fügt sich in das modulare Industrie-Anlagenkonzept Plug & Produce ein. Plug & Produce basiert auf verkürzter Inbetriebnahme, Kostenvorteilen und mehr Flexibilität durch höhere Kompetenz der eingesetzten Komponenten. Module werden nach benötigter Produktionskapazität eingebunden oder entfernt - sinngemäß ein Plug & Acquire. Drahtlose I/O-Module zur Datenerfassung sind wie gemacht für dieses Anlagenkonzept.
Advantech Europe BV
Dieser Artikel erschien in Industrial Communication Journal 1 2017 - 27.03.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
