Warum kompliziert, wenn es auch einfach geht?

Maschinendatenerfassung unter einem Hut

Durch die Protokoll-Konvertierung lassen sich die unterschiedlichsten Geräte „unter einen Hut“ bringen. Bild: Welotec

Maschinendaten sind grundsätzlich alle an einer industriellen Maschine anfallenden Informationen, also Produktionsmengen, Taktzeiten, Temperaturen, Schmiermittelstände, Drehzahlen, Energiedaten und vieles mehr. Erfasst man diese Daten, lassen sich auf dieser Grundlage Fertigungsprozesse analysieren, Maschinenlaufzeiten optimieren, Stillstandszeiten auswerten oder mögliche Störungen oft schon im Vorfeld erkennen. Alles in allem kann eine Maschinendatenerfassung damit entscheidend zu kontinuierlichen Verbesserungen der Produktionsprozesse beitragen, Rüst- und Durchlaufzeiten verkürzen, vorbeugende Wartungsmaßnahmen ermöglichen und für Rückverfolgbarkeit sorgen.

Eine konsequente Aufzeichnung, Überwachung und Auswertung der an einer Maschine anfallenden Daten ist eine wichtige Grundlage für die Prozessoptimierung. Bild: Welotec

Aufzeichnung, Überwachung und Auswertung der anfallenden Daten ist eine wichtige Grundlage für die Prozessoptimierung.
Bild: Welotec

Dass eine konsequente Datenaufzeichnung, -überwachung und -auswertung Grundlage für Prozessoptimierungen ist, wissen die meisten. Braucht ein Frequenzumrichter beispielsweise zunehmend mehr Strom, kann das auf einen Lagerschaden am Motor hinweisen. Temperaturveränderungen dienen oft als Hinweise darauf, dass sich Fertigungsungenauigkeiten anbahnen. Ebenfalls bekannt ist allerdings, dass es sich in der Praxis keineswegs einfach gestaltet, die Automatisierungskomponenten auf die dazu notwendige gemeinsame Kommunikationsbasis zu bringen. Vor allem bei bereits bestehenden und älteren Anlagen war das bisher sehr aufwändig, wenn nicht sogar unmöglich. Die dazu normalerweise nötigen Serversysteme mit einer Vielzahl an Schnittstellenkarten und die damit verbundenen, umfangreichen Programmierarbeiten bedeuten für viele Unternehmen einen unzumutbaren Invest. Mittlerweile hat sich das jedoch geändert. Welotec, der Spezialist für industrielle Kommunikation, hat in seinem umfangreichen Distributionsprogramm jetzt ein neues System zur Maschinendatenerfassung, das die unterschiedlichsten Automatisierungskomponenten und Steuerungen „unter einen Hut bringt“, indem es die vielen proprietären Protokolle in einen offenen Standard konvertiert.

Multi-Protokoll-Konverter für die vollständige Systemintegration

Die Data Station Plus nutzt die Protokoll-Bibliothek von Red Lion, um anderweitig inkompatible Geräte an kabelgebundene oder kabellose (wireless) Netzwerke anzuschließen. Bild: Red Lion

Die Data Station Plus schließt anderweitig inkompatible Geräte an kabelgebundene oder kabellose Netzwerke an.
Bild: Red Lion

Die Data Station Plus (DSP) nutzt die Protokoll-Bibliothek von Red Lion, um anderweitig inkompatible Geräte an kabelgebundene oder kabellose (wireless) Netzwerke anzuschließen. Sie überbrückt dadurch die Kommunikationslücke zwischen unterschiedlichen seriellen, Ethernet- und Feldbusgeräten und schaltet die Informationen aus speicherprogrammierbaren Steuerungen, Antrieben, Motion Controllern usw. frei, die sonst aufgrund der inkompatiblen Kommunikationsstandards nicht nutzbar wären. Eine Registerzuordnung per Drag-and-Drop ermöglicht so z.B. einer Siemens-SPS die Kommunikation mit einem Allen-Bradley-Antrieb innerhalb kürzester Zeit. Eingriffe in die Steuerungsprogramme, die immer mit einem gewissen Risiko verbunden sind, werden überflüssig. Davon profitiert die Produktion auch bei älteren Anlagen, weil ein ebenfalls risikoreiches Upgrade von Geräten vermieden wird („never touch a running system“).

Drag-and-Drop von Gateway-Blöcken in der Crimson Konfigurationssoftware. Bild: Welotec

Drag-and-Drop von Gateway-Blöcken in der Crimson Konfigurationssoftware.
Bild: Welotec

Die kompakte DSP hat alle Schnittstellen zur Anbindung von S5 und S7 Steuerungen und bietet darüber hinaus aktuell noch ca. 300 andere Treiber, die Liste wächst ständig. Der Anwender ist so auch für die Zukunft bestens gerüstet. Die Konfiguration wird innerhalb kürzester Zeit und ohne Spezialkenntnisse erstellt. Dies übernimmt die Crimson Software, die nicht nur leistungsstark und einfach zu bedienen, sondern auch kostenlos ist. Es fallen also keine Lizenz- oder Updategebühren an. Bei der Entwicklung der Software wurde besonderes Augenmerk darauf gelegt, komplexe Dinge möglichst einfach zu gestalten. Die Bedienung ist intuitiv und ohne Spezialkenntnisse möglich.

Komfortabel zu bedienen und anschaulich: Die Benutzeroberfläche. Bild: Welotec

Komfortabel zu bedienen und anschaulich: Die Crimson-Benutzeroberfläche.
Bild: Welotec

Die zahlreichen Schnittstellen und Treiber erlauben darüber hinaus eine risikolose und einfache Implementierung. Die DSP wird einfach auf die bestehende Anlage aufgesetzt und greift auf die notwendigen Daten zu. Der Ausbau der Applikation durch das Aufschalten weiterer Datenpunkte oder Teilnehmer, durch das Ausweiten der Visualisierung oder durch die Implementierung von Analyse und Alarmierungsfunktionen, ist Schritt für Schritt und ohne weitere Anschaffungskosten für zusätzliche Hard- und Softwarepakete möglich.

Datenprotokollierung, Fernzugriff und Messaging-Funktionen

Nach der Konfiguration lassen sich die Maschinendaten in einstellbaren Abtastraten von ausgesuchten oder auch allen angeschlossenen Geräten in Dateien protokollieren. Die Protokolldateien für Datenpunkte, Alarme und Ereignisse stellen die Daten im IT-lesbaren, offenen CSV-Dateiformat (mit Excel kompatibel) zur Verfügung; Sie sind also jederzeit für andere Zwecke weiterverwendbar und für den Zugriff auf die Anwendungsdaten sind keine Software-Plug-ins erforderlich. Die Integrität der Daten ist durch eine kryptografische Signatur sichergestellt und erfüllt die Anforderung der strengen FDA Norm CFR 21 Part 11. Die Data Station Plus kann aber noch mehr als das:

Der integrierte Webserver beispielsweise ermöglicht per Mausklick den Fernzugriff. Zur Echtzeitüberwachung, Diagnose und Datenerfassung lässt sich dann vom jedem PC aus, sowie von mit Browsern ausgestatteten PDAs und Mobiltelefonen, übers Web aus der Ferne auf die Daten zugreifen. Für eine übersichtliche Darstellung der Maschine gibt es eine umfangreiche Grafik-Bibliothek mit über 4.000 Bildern. Zusätzlich können die Protokolldateien automatisch über FTP zu einem Remote-Server für die Langzeitspeicherung gesendet werden. Man kann sie aber auch manuell abrufen oder per E-Mail verschicken. Die Messaging-Funktionen lassen sich zudem zum Senden von Alarmen oder Ereignissen per E-Mail oder SMS-Textnachricht nutzen. Bereits im Vorfeld einer Störung ist es dann möglich, schnell zu reagieren, was Ausfallzeiten vermeidet oder zumindest reduziert und somit Kosten sparen hilft. Eine Anbindung an OPC oder SQL-Datenbanken gibt es ebenfalls.

Praxisgerechte Bedien- und Anzeigemöglichkeiten

Bediengeräte mit komfortablen Eingabemöglichkeiten und Anzeigefunktionen am übersichtlichen Display. Bild: Welotec

Bediengeräte mit komfortablen Eingabemöglichkeiten und Anzeigefunktionen.
Bild: Welotec

Die Kombination aus Protokollkonvertierung, Web-, FTP-Server, Datenprotokollierung und die umfangreiche Bibliothek an Kommunikationstreibern schafft damit eine praxisgerechte Möglichkeit, unterschiedliche und auch ältere Geräte über ein sicheres und einfach ansprechbares Netzwerk miteinander zu verbinden. Automatisierungskomponenten auf die für die Maschinendatenerfassung notwendige gemeinsame Kommunikationsbasis zu bringen, wird dadurch in vielen Anwendungsbereichen einfacher oder überhaupt erst realisierbar. Außer der Bedienung per Browser lässt sich die Maschinendatenerfassung (auch nachträglich) mit einem Bedienterminal ausrüsten, z.B. für die lokale Eingabe und Anzeige direkt an der Maschine.

Die ProducTVity Station ist ein anschlussfertiges, visuelles Managementsystem, das KPI Daten in Echtzeit auf großen Bildschirmen anzeigt. Bild: Red Lion

Die ProducTVity Station: ein anschlussfertiges, echzeitfähiges visuelles Managementsystem.
Bild: Red Lion

Man kann jedoch in Sachen Prozessoptimierung durch Maschinendatenerfassung noch einen Schritt weiter gehen, denn die Data Station Plus erzeugt auf Grundlage der Maschinendatenerfassung Leistungskennzahlen (KPI), z.B. für Laufzeiten, Stückzahlen, Zielvorgaben, Ausschuss etc. Für die Anzeige solcher Daten gibt es die ProducTVity Station (PTV). Dies ist ein anschlussfertiges, visuelles Managementsystem, das diese KPI-Daten in Echtzeit auf großen Bildschirmen in individuell gestaltbaren Dashboards anzeigt. Das ist sehr sinnvoll, um Bediener zu motivieren (Hawthorne Effekt), um Veränderungen zu rechtfertigen und um für die weitere Motivation bereits erzielte Verbesserungen anzuzeigen. Einer Produktivitätssteigerung dürfte damit eigentlich nichts mehr im Weg stehen, zumal sich die beschriebene Lösung auch sehr gut fürs Nachrüsten älterer, heterogener Anlagen eignet. Es braucht keine riesigen Softwarepakete, keine Softwarekosten und wegen der einfachen Handhabung sind auch keine IT- oder Datenbankkenntnisse notwendig.

Über Welotec
1969 als Ingenieurbüro gegründet, hat sich Welotec im Laufe der Jahre zu einem leistungsfähigen Systemanbieter für erklärungsbedürftige Produkte mit Mehrwert weiterentwickelt. Inzwischen liefert die Welotec GmbH nicht nur Technik und Produkte, sondern steht ihren Kunden mit hochqualifizierten Beratungs- und Serviceleistungen bei der Verwirklichung ihrer Lösungen zur Seite, um so deutlich mehr Sicherheit in allen Entscheidungsfragen vor, während und nach einer Projektierung zu schaffen. Heute gelten die Münsterländer international als anerkannte Spezialisten für industrielle Kommunikation, Wireless-Lösungen und industriellen Automatisierung.

Titelbild: Welotec

Markus Schäpermeier

Produktmanager Industrielle Sicherheit bei Welotec

Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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