Fernüberwachung industrieller Maschinen mittels Gateway
Plug&Play-Lösung für die Datenfernerfassung
Im ersten Teil dieser Serie haben wir gesehen, wie schlüsselfertige Lösungen Kosteneinsparungen sowie die Reduzierung von Betriebsstillständen ermöglichen und Endanwendern gleichzeitig wertvolle zusätzliche Dienste bereitstellen. Datenfernlösungen mit einem Gateway, das gleichzeitig IIoT-Router und Daten-Gateway ist, kombinieren nun den Fernzugriff mit Datendiensten. Dadurch verfügen Maschinenbauer zusätzlich zu den Vorteilen, die der Fernzugriff mit sich bringt, bereits über die Datendienste, die sie für aktuelle und zukünftige IIoT-Projekte benötigen.
Bild: HMS Industrial Networks GmbHArtikelserie: Fernzugriff auf Maschinen und Anlagen
ICJ 2/2017: Schritt für Schritt zur Remote-Access-Lösung
ICJ 3/2017: Plug&Play-Lösung für die Datenfernerfassung
ICJ 4/2017: Gateway-Lösungen für Profis
Die Einrichtung von echten IIoT-Anwendungen, wie z.B. Dashboards für Datentrends oder für die Leistungsüberwachung, ist nicht mehr so komplex wie in der Vergangenheit. Das IIoT-Konzept ermöglicht außerdem die Verbindung mit Maschinen zwecks Abruf der Daten. Die Umsetzung von Felddaten in aussagekräftige Datentrends und auf Dashboards für die Leistungsüberwachung hängt allerdings von der Wahl der richtigen Softwaretools ab.
Schritt 1: Datenerfassung vor Ort
Zuerst müssen die SPS-Daten vor Ort im Gateway eWon Flexy aufgezeichnet werden. Sobald diese Datenquellen korrekt identifiziert und mit Tags innerhalb des Geräts versehen wurden, ist das Logging der Datenhistorie nur noch wenige Klicks entfernt. Die Daten können daraufhin im internen Speicher des Flexy als Daten mit Zeitstempel erfasst werden. Dabei sind bis zu einer Million Einträge möglich. Die Datenerfassung ist direkt über das Web-Interface verfügbar. Für jedes Tag lässt sich eine historische und/oder Echtzeiterfassung aktivieren und konfigurieren. Die Daten können entweder gemäß eines ausgewählten Intervalls (min. 1 Sek.) oder unter Zuhilfenahme eines Totband-Bereichs (Deadband) aufgezeichnet werden. Letztere Methode ist vorzuziehen, da diese nur die sich verändernden Werte aufzeichnet und somit die Auslastung und die Geschwindigkeit des Datentransfers verbessert. Die historischen Daten werden im Flash-Speicher des Flexy hinterlegt, um einen Datenverlust im Falle eines Stromausfalls zu verhindern.
Bild: HMS Industrial Networks GmbHSchritt 2: Wählen der Datenerfassungsmethode
Die eWon-Lösung bietet verschiedene Möglichkeiten für die Weitergabe der Daten vom Gateway (ursprünglich von der SPS oder anderen Feldgeräten gesammelt) in die Serverinfrastruktur des Kunden. Es kann sowohl ein cloudbasiertes System sein als auch ein Server direkt beim Kunden
A) Push-Methode
Die Push-Methode definiert sich über das Senden historischer Daten als Dateien (wie z.B. HTML-, CSV-, Binär- oder PNG-Dateien) über FTP oder E-Mail. Bevor diese Dateien gesendet werden, lassen sie sich mithilfe eines Export Block Descriptor (EBD) aus dem Speicher auslesen. Dieser ermöglicht im Wesentlichen die Auswahl von Art, Format und Zeitfenster für den Datenexport. (z.B.: $dtHL$ftT$st_1d$et_0 exportiert den letzten day (Tag) der Historical Logging (historischen Datenerfassung) im Textformat.). Unter https://ewonsupport.biz/ebd ist ein kostenloser EBD-Generator verfügbar, der das Erlernen der EBD-Syntax überflüssig macht. Danach kann der Sendevorgang mithilfe des eWon-Aufgabenplaners ausgeführt werden (z.B.: 0 8 * * * löst eine Aufgabe täglich um 8 Uhr aus). Sobald die Daten von der Cloud des Kunden oder von dessen Infrastrukturservern empfangen werden, lassen sie sich entweder durch eine externe Software einfügen oder in eine IIoT-Plattform importieren.
Bild: HMS Industrial Networks GmbHB) Poll-Methode
Für Online-Fernüberwachungsanwendungen ist es erforderlich, auf Echtzeitdaten im Lese-/Schreib-Modus zuzugreifen. Die Entwickler können das Gateway mithilfe der Talk2M RestFul API, die auch als M2Web API bekannt ist, einfach und sicher über mehrere der internen Webdienste standortunabhängig abfragen. Die API erlaubt ebenfalls den gleichzeitigen Zugriff auf mehrere Gateways, um im Falle von Anwendungen mit großem Datenvolumen eine einzelne Anfrage simultan an eine große Anzahl von Gateways zu senden. Die M2Web API eignet sich zur Entwicklung einer mobilen Überwachung und Kontrolle von Echtzeitanwendungen.
C) Kombinierte Push/Pull-Methode
Außerdem wird eine kombinierte Push/Pull-Methode zur Sammlung von Daten von mehreren Maschinen und Standorten bereitgestellt. Diese Daten lassen sich zwecks weiterem Daten-Parsing und der weiteren Analyse (vorausschauende Wartung, Energieeffizienz, Prozessverbesserung, Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, Reduzierung der Ausfallzeiten, proaktive Kundendienstüberwachung und Berichterstattung) an einen zentralen Server senden. eWon hat zudem den effizienten und einfach zu bedienenden Datendienst DataMailbox entwickelt. Der Dienst erlaubt das Sammeln von neuesten/nicht redundanten Daten von vielen Geräten gleichzeitig an mehreren Standorten mithilfe eines einzigen API-Calls. Die DataMailbox ist ein temporärer Datenpuffer für historische Daten in der Cloud (Talk2M). Zuerst pusht jedes Gerät seine historischen und Alarmdaten in individuell konfigurierbaren Zeitabständen an die DataMailbox (keine permanente Verbindung notwendig). Da dieser Dienst ein vollständig in Talk2M integrierter Bestandteil ist, ist eine Einrichtung seitens der IT nicht notwendig. Mit zwei Klicks lassen sich die historischen Daten des Gateways mit der DataMailbox synchronisieren. Danach ist es für Entwickler sehr einfach, Daten über HTTP(S)-Anfragen unter Zuhilfenahme von Restful API 'DMWEB' abzurufen. Die aus dem Gerät abgerufenen Daten werden im JSON-Format bereitgestellt, das alle Standardprogrammiersprachen und Plattformen unterstützen.
Schritt 3: Den Wert der Daten steigern
Die Flexy-Remote-Data-Gateways und Smart APIs von eWon erlauben eine schnelle und sichere Anbindung an SPSen und Anlagen für die Datenfernabfrage. Die Entwicklung eines DataMailbox-Treibers für die eigene Anwendung, die die gesammelten Daten nutzt, ist für einen Entwickler keine besondere Herausforderung. Dennoch wird dieser Prozess durch das Ökosystem von eWon noch weiter vereinfacht. Es stellt IIoT-Partnern geprüfte Softwarepakete und Anwendungen für die Leistungsüberwachung, Berichterstattung, Analyse und für Wartungslösungen bereit, die die gesammelten Daten durch die Remote-Data-Lösung aufwerten. Die Kombination einer Partneranwendung mit dem Flexy-Gateway gestaltet sich auf diese Weise einfach. Zudem entwickeln Maschinenbauer sehr viel schneller als zuvor Prototypen und rollen skalierbare IIoT-Projekte mit Hunderten von verteilten Maschinen schneller aus als vorher. Ein eWon-Partnerbeispiel ist Exakom und der Software-Editor der Daten-Berichterstattungssoftware Pluto Live Report. Das französische Unternehmen hat einen DataMailbox-Treiber entwickelt, der vollständig in die unternehmenseigene Software integriert ist. Im Zusammenspiel mit der Software bietet das Flexy-Gateway eine vollständig integrierte Plug&Play-Lösung für die Sammlung von Maschinendaten aus dem Feld. Die Daten lassen sich mithilfe des Datendienstes in einem oder mehreren Servern zusammenlegen und aus der Ferne in übersichtliche Diagramme und Berichte umwandeln. Andere Partner wie z.B. IoThink und Amplia erstellen maßgeschneiderte Anwendungen auf Grundlage von Daten, die entweder mit DataMailbox für die weitere Datenanalyse gesammelt werden oder sie nutzen die M2Web API für Überwachungs- und Kontroll-Dashboards. Andererseits hat Segno ebenfalls einen DataMailbox-Treiber entwickelt, der das Senden von Daten in unternehmenseigene BI-Systeme, ERPs (SAP, Oracle usw.) oder einfache MySQL-Datenbanken erlaubt und ebenfalls den Export von CSV-Dateien ermöglicht, die sich zur Datenspeisung von externen Datenanalyseanwendungen nutzen lassen.
Fazit
Maschinenbauer benötigen eine sichere Lösung für den Fernzugriff, um sich auf aktuelle und zukünftige IIoT-Anforderungen für die Datensammlung vorzubereiten. Die Nutzung eines IIoT-Routers mit integriertem Daten-Gateway und die Kombination von Fernzugriff und Datendiensten ist eine geeignete Zusammenstellung für kleine und mittelständige Maschinenbauer, die sich lieber in ihrem eigenem Tempo mit dem IIoT vertraut machen. Von alarmgebenden und HMI-Web-Dashboards bis hin zu großvolumigen Anwendungen für die vorausschauende Wartung, einschließlich mehrerer Maschinen und Standorte, sind IIoT-Anwendungen nicht mehr kompliziert in der Umsetzung. Gute Ökosysteme erlauben es Unternehmen, sich weiterhin auf das interne Fachwissen und die eigentlichen Kernkompetenzen zu konzentrieren und den Kunden trotzdem schlüsselfertige Komplettlösungen anzubieten. Der dritte Beitrag dieser Serie wird sich mit den Lösungen für Entwickler beschäftigen und ebenfalls die vielfältigen Möglichkeiten und Tools zeigen, mit denen sich das volle Potenzial der Gateways nutzen lässt. Dazu ist ein Grundwissen in Basic und Java ausreichend.
Im ersten Teil dieser Serie haben wir gesehen, wie schlüsselfertige Lösungen Kosteneinsparungen sowie die Reduzierung von Betriebsstillständen ermöglichen und Endanwendern gleichzeitig wertvolle zusätzliche Dienste bereitstellen. Datenfernlösungen mit einem Gateway, das gleichzeitig IIoT-Router und Daten-Gateway ist, kombinieren nun den Fernzugriff mit Datendiensten. Dadurch verfügen Maschinenbauer zusätzlich zu den Vorteilen, die der Fernzugriff mit sich bringt, bereits über die Datendienste, die sie für aktuelle und zukünftige IIoT-Projekte benötigen.
Bild: HMS Industrial Networks GmbHArtikelserie: Fernzugriff auf Maschinen und Anlagen
ICJ 2/2017: Schritt für Schritt zur Remote-Access-Lösung
ICJ 3/2017: Plug&Play-Lösung für die Datenfernerfassung
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Die Einrichtung von echten IIoT-Anwendungen, wie z.B. Dashboards für Datentrends oder für die Leistungsüberwachung, ist nicht mehr so komplex wie in der Vergangenheit. Das IIoT-Konzept ermöglicht außerdem die Verbindung mit Maschinen zwecks Abruf der Daten. Die Umsetzung von Felddaten in aussagekräftige Datentrends und auf Dashboards für die Leistungsüberwachung hängt allerdings von der Wahl der richtigen Softwaretools ab.
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Dieser Artikel erschien in Industrial Communication Journal 3 2017 - 06.10.17.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
