Viele Unternehmen erfassen und speichern Daten in einem ersten Schritt, verwenden sie aber oft noch nicht zielführend weiter. Einen konkreten, messbaren Nutzen erzielen die gesammelten Informationen jedoch erst durch eine logische Verknüpfung und Auswertung. Hierzu ist es allerdings nötig, indi­viduelle Potenziale für Industrial-IoT-Anwendungen zu ermitteln, bedarfsgerechte Lösungen zu entwickeln und in vorhandene Strukturen zu integrieren – zum Beispiel für eine ortsunabhängige Maschinen-Inbetriebnahme, die Ver­besserung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) oder auch die Generierung auto­matisierter Berichte des Energieverbrauchs. 

Grundstein für IIoT-Portfolio

Mit dem ‚IoT-terminal‘ bietet Weidmüller eine offene, schnell integrierbare Lösung für das Industrial IoT, die Daten erfasst, sie an Cloud Services überträgt und zudem aktive datengesteuerte Interaktionen ermöglicht. So können dezentrale und zentrale Systeme gleichermaßen konfiguriert, ihre Signale aufbereitet und überwacht werden. Die Lösung eignet sich vor allem zur Fehlererfassung und Übertragung konfigurierter Fehlermeldungen an einen Cloud-Service.
 

Gleichzeitige Überwachung mehrerer Ports gehören zum Leistungsspektrum.

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Mehrere digitale und analoge Eingangs- und Ausgangsports stehen zur Verfügung. Die Eingangsports ermöglichen die Überwachung von vier digitalen Signalen gleichzeitig. Zusätzlich sind zwei Spannungs- oder Strommessungen und bis zu vier Temperaturmessungen durchführbar. Zwei galvanisch getrennte Ports ermöglichen Wechselspannungs-Anwendungen.

Bei Inbetriebnahme meldet sich das IoT-terminal automatisch in der Cloud und ist für die Übertragung von Daten bereit. Seine Inbetriebnahme und Konfiguration erfolgen via App über die BLE-Schnittstelle (Bluetooth Low Energy) des Gerätes. Die intuitive Smartphone-App unterstützt den Anwender durch den gesamten Einrichtungs- und Wartungsprozess. Nach dem Start der App erfolgt das Einloggen mit Benutzernamen und Passwort. Anschließend lässt sich das IoT-terminal aus der Liste gescannter BLE-Geräte auswählen. Sobald es als ‚Gerät‘ angemeldet ist, sind Daten der Eingangs- und Ausgangsports abrufbar. 

Kommunikation über Narrow-Band IoT und LTE-M

Die Daten des ‚IoT-terminal‘ stehen als standardisierte Protokolle zur Verfügung, die sich einfach in bestehende ­Engineering-Systeme integrieren lassen.

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Nach der Anmeldung in der Cloud kann die Konfiguration auch über diese erfolgen. Eine Konfiguration kann beispielsweise das Bestimmen von Grenzwerten mit der entsprechenden Reaktion darauf sein: Wird der definierte Grenzwert überschritten, erfolgt die direkte Benachrichtigung des Anwenders. Durch solche aktiven, datengetriebenen Interaktionen wird eine Vielzahl industrieller Anwendungen realisierbar – zum Beispiel in Solarparks zur Stromüberwachung, in Wasserkraftwerken oder auch zur Überwachung von Elektrofahrzeug-Ladestationen.

Eine regelmäßige, zeitgetaktete Übertragung der Daten in die Cloud ist ­ebenfalls möglich. Dazu werden alle Übertragungen in der Cloud gelogged und stehen später als Historie zur Ver­fügung. Mit der Nutzung des Web-Transfer-Protokolls MQTT/COPA stehen Anwendern die Daten als standardisierte Protokolle zur Verfügung, die sich einfach in bestehende Engineering-Systeme integrieren lassen. Das MQTT-Protokoll verwaltet und administriert dabei jeglichen Datenverkehr über den so genannten MQTT Broker – Nachrichten werden direkt empfangen und verteilt.

Für IoT-Anwendungen ist aber nicht nur die standardisierte Bereitstellung der Daten in der Cloud notwendig: auch die Datenüberwachung über Cloud-Dienste, die möglichst einfach und kostengünstig erfolgen sollte, ist ein wichtiger Faktor. Weidmüller setzt zur Übertragung der Daten in die Cloud unter anderem auf die Kommunikation über Narrow-Band IoT und LTE-M cat.1. Diese Mobilfunkstandards sind für stromsparende und niedrigpreisige IoT-Dienste gedacht. Die speziellen Schmalband-Modulationen von Narrow-Band IoT und LTE-M er­höhen die Funksignaldurchdringung für große Entfernungen im Bereich von bis zu 10 km in ländlichen Gebieten und überwinden die Dämpfung, die durch Mauern, Maschinen und Umgebungshindernisse verursacht wird. 

Einfaches Retrofitting

Silke Lödige ist Referentin Fachpresse bei Weidmüller Interface in Detmold.

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Daneben verfügt IoT-terminal über Bluetooth Low Energy und ModBus. Vor allem zur Übertragung von Statusdaten in regelmäßigen Abständen eignet sich dieser Übertragungsstandard bei dezentralen Anwendungen sehr gut, da wenig Energie verbraucht wird.

Eine mögliche Anwendung des IoT-terminal ist das Nachrüsten bestehender Maschinen und Industrieanlagen zur Energie-Erfassung. In diesem Fall kann die Basis ein Energiezähler mit nur einer Modbus-RTU-Schnittstelle sein. Das IoT-terminal fungiert dabei als Modbus-RTU-Master mit der Erweiterung um die IoT-Funktion. Alle Komponenten werden in einem separaten Gehäuse untergebracht – der sogenannten Energy-PnP-Box – und stehen damit für das Retrofitting bereit. Weitere externe Sensoren wie Durchflussschalter oder Temperaturmessung sind zusätzlich über Digital-/Analogeingang anschließbar. Alle Werte stehen direkt in der Cloud zur Verfügung. 

Das IoT-terminal wurde gemeinsam mit dem taiwanesischen Familienunternehmen ORing Industrial Networking entwickelt, an dem sich Weidmüller im Sommer 2019 beteiligte. Diese IIoT-Lösung ist das erste Resultat der Kooperation, mit der Weidmüller die vertikale Integration des IIoT vorantreiben will.