Per Plug-and-Play in die Cloud

Mit dem IIoT-Gateway können sehr einfach Daten von Wechselrichtern einer PV-Anlage in die Cloud gebracht werden. Bild: Welotec

Mit dem IIoT-Gateway können sehr einfach Daten von Wechselrichtern einer PV-Anlage in die Cloud gebracht werden. Bild: Welotec

Viele industrielle Anlagen basieren auf Systemen, die über Jahre oder Jahrzehnte gewachsen sind. Gerade für solche Anlagen erschließt eine Anbindung an Cloudlösungen viel Potential. Davon profitieren beispielsweise weit verteilte Einrichtungen wie bei der Energie, Wasser- und Abwassertechnik oder Rohstoffförderung bzw. allg. bei allen räumlich verteilten Maschinen und Anlagen, die mit herkömmlichen Mitteln nur sehr aufwendig vernetzt werden können. Eine Cloudlösung geht jedoch über eine einfache Vernetzung hinaus und ermöglicht vorausschauende Wartung, Verschleißanalyse und sogar neue Geschäftsmodelle. Auch ein Energiemanagement, gegebenenfalls mit automatischer Abrechnung ist mit cloudbasiertem Datenmanagement möglich. Die Systeme sind meist sehr flexibel und bieten verschiedene Softwarebausteine für individuelle Aufgabenstellungen. Eine faszinierende neue Welt tut sich auf; bleibt nur eine Frage, wie bekomme ich meine Anlage nun in die Cloud?

Um Daten aus dem Prozess für die Cloud zu sammeln, setzt Mirasoft auf die IoT-Gateways WiT1002 aus dem Hause Welotec. Bild: Welotec
Um Daten aus dem Prozess für die Cloud zu sammeln, setzt Mirasoft auf die IoT-Gateways WiT1002 aus dem Hause Welotec.
Bild: Welotec

Der Nutzen von Cloudlösungen ist unbestritten: von der vorbeugenden Wartung über Datenanalysen für Systemoptimierungen bis zur Abrechnung gibt es eine Vielzahl guter Argumente, Anlagen in die Cloud zu bringen. Mirasoft bietet mit AnyViz solch eine Lösung für die Automatisierungsbranche. Anwender haben die Möglichkeit, flexible Dashboards zu erstellen und passend zur Anwendung aus einer Vielzahl an Funktionsmodulen auszuwählen. Daten können visualisiert, verdichtet und überwacht werden. Damit das funktioniert, müssen jedoch zunächst relevante Parameter wie Temperaturen, Verbräuche, Betriebszustände, etc. im Prozess gesammelt werden. Dafür setzt der Softwarehersteller auf die IIoT-Gateways WiT1002 aus dem Hause Welotec. Diese bieten neben verschiedenen Schnittstellen zur Anlage auch diverse Möglichkeiten, die Daten per Ethernet oder LTE in die Cloud zu übertragen. Jos Zenner, Geschäftsführer Technologie & Produktentwicklung bei Welotec: „Als ich die Lösung AnyViz zum ersten Mal gesehen habe wusste ich, dass die Lösung von Mirasoft perfekt für das Internet der Dinge ist. Durch die Integration mit unseren IoT Gateways können eine Vielzahl von Anwendungen sehr einfach realisiert werden.“

Für eine schnelle Programmierung unterstützen alle WiT Gateways Node-RED, ein weit verbreitetes IoT-Tool für graphische Programmierung im Browser. Darüber hinaus steht für eine flexible Software-Integration in komplexe Umgebungen ein Software Development Kit (SDK) zur Verfügung zur Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen in verschiedensten Anwendungen. Für viele Einzel-Lösungen ist jedoch eine solche Software-Entwicklung recht aufwendig, gerade wenn es darum geht, gewachsene Systeme (schrittweise) internetfähig zu machen. Mirasoft schließt diese Lücke und integriert eine vorhandene Cloudlösung ins Gateway für einen einfachen Einstieg.

Sicher per Plug-and-Play in die Cloud

Matthias Kolmer, Geschäftsführer bei Mirasoft. Bild: Mirasoft
Matthias Kolmer, Geschäftsführer bei Mirasoft.
Bild: Mirasoft

Automatisierer beherrschen ihre Prozesse und sind gut darin, zuverlässige und robuste Anlagen aufzubauen. Software-Entwicklung für eine sichere Cloudanbindung, die obendrein noch einfach zu handhaben ist, zählt meist nicht zu den Kernkompetenzen und ist eine große Herausforderung, wie Mirasoft Geschäftsführer Matthias Kolmer weiß: „Wir legen großen Wert auf eine einfache Einrichtung und intuitive Bedienung. Da für jedes Projekt eine eindeutige ID vergeben wird, muss der Anwender diese nur mit einem Passwort im IIoT-Gateway hinterlegen und schon ist eine verschlüsselte Verbindung zur AnyViz-Cloud hergestellt.“

Der Nutzer entscheidet, welche Daten lesend oder gegebenenfalls auch schreibend zur Verfügung stehen sollen: Periodisch (in bestimmten Zeitabständen), Änderung (jede Änderung wird erfasst) oder Delta (bei Wertänderung um eingestelltes Delta). Bild: Mirasoft
Der Nutzer entscheidet, welche Daten lesend oder gegebenenfalls auch schreibend zur Verfügung stehen sollen: Periodisch (in bestimmten Zeitabständen), Änderung (jede Änderung wird erfasst) oder Delta (bei Wertänderung um eingestelltes Delta).
Bild: Mirasoft

Ist das Gateway eingerichtet, kann sich der Nutzer über einen gängigen Browser verbinden und entscheiden, welche Daten lesend oder gegebenenfalls auch schreibend zur Verfügung stehen sollen. Die Datenübertragung in die Cloud ist Dank modernem Push-Verfahren hoch optimiert und auch für mobile Datenverbindungen ausgelegt. In der Cloud können die Daten in unterschiedlichen Modi zur Aufzeichnung konfiguriert werden: Periodisch (in bestimmten Zeitabständen), Änderung (jede Änderung wird erfasst) oder Delta (bei Wertänderung um eingestelltes Delta). Kolmer ergänzt dazu: „Die sehr leistungsfähigen Welotec Gateways bieten bei kleinem Bauraum nicht nur vielfältige Anschlussmöglichkeiten, sie können auch bei Netzausfall problemlos die weiter eintreffenden Daten zwischenspeichern und später in die Cloud senden. Datenausfälle werden so sicher vermieden.“ Dabei wird auch in der Hardware großen Wert auf Sicherheit gelegt: Over-The-Air-Updates stellen sicher, dass alle IoT-Gateways stets aktuell sind und die neusten Sicherheitsupdates haben. Welche Möglichkeiten sich aus der Lösung ergeben, zeigen die folgenden Anwendungs-Szenarien:

 

Maschinendaten überwachen und auswerten

Produktionsanlagen sollen möglichst effizient rund um die Uhr laufen ohne Ausschuss zu produzieren. Ein grundlegender Wunsch ist hier, Parameter wie bspw. Temperaturen, Drücke und Betriebszeiten zu überwachen und Alarm zu schlagen, wenn Grenzwerte erreicht werden. Doch eine Cloudlösung geht viel weiter. Die AnyViz-Cloud bietet verschiedene Analysemöglichkeiten, kann Parameter zueinander in Verbindung setzen und diese visuell darstellen. So sind zum Beispiel sehr einfach Vergleiche mehrerer Maschinen für eine Prozessoptimierung möglich. Zudem lassen sich über Algorithmen Rückschlüsse auf die „Gesundheit der Maschine“ ermitteln, was ein umfangreiches Condition-Monitoring ermöglicht. Dazu muss nicht immer eine komplette Anlage „cloudfähig“ werden, oft bringt es schon einen Mehrwert, die kompakten Gateways an neuralgischen Stellen einzubauen, um relevante Daten zu sammeln. Beispielsweise kann allein die Abweichung im Stromverbrauch eines Maschinenteils Rückschlüsse auf dessen Zustand zulassen. Steigt die Leistungsaufnahme eines Motors unverhofft an, ist das vielleicht ein Indiz dafür, dass ein mechanischer Defekt Reibung verursacht, z.B. Motor- oder Getriebelager „fressen“ und ausgetauscht werden müssen.

Energiemonitoring leicht gemacht

Energieflüsse können übersichtlich im Sankey-Diagramm dargestellt werden. Bild: Welotec
Energieflüsse können übersichtlich im Sankey-Diagramm dargestellt werden.
Bild: Welotec

Ein weiteres typisches Szenarium: Bei steigenden Energiekosten ist es in vielen industriellen Anwendungen und im Gebäudemanagement unerlässlich, Verbräuche zu überwachen und die Effizienz zu steigern. Durch den Einsatz der IIoT-Gateways können Zähler und Sensoren einfach und komfortabel an die Cloud angebunden werden. Über die intuitive Web-Oberfläche sind sowohl Modbus-RTU, also auch Modbus-TCP basierende Zähler schnell angekoppelt. Durch die zwei voneinander getrennten LAN-Schnittstellen kann das Netzwerk für die Messeinrichtungen komplett vom IT-Netzwerk separiert werden. Ein Nutzer hat also von außen keinen Durchgriff auf die Anlage, sondern lediglich Zugriff auf zuvor definierte Messwerte. Durch die kompakte Bauweise lassen sich die Gateways direkt bei den Messeinrichtungen auf der Hutschiene montieren.

So können Leistungen und Energieverbräuche über Diagramme und Charts ausgewertet, die Daten beliebig aggregiert und übersichtlich dargestellt werden bspw. in einer Pivot-Tabelle. Zur Visualisierung von Energieflüssen bietet AnyViz zusätzlich ein Sankey Diagramm. So ermöglicht die Cloudlösung viele Optimierungen, die bares Geld sparen und Ressourcen schonen. Lastspitzen können beispielsweise vermieden und damit kostengünstigere Tarife für Mobilfunk oder Strom gewählt werden. Zudem lässt sich eine automatische Kostenrechnung bzw. Abrechnung beim Verbraucher implementieren.

Dezentrale Anlagen koordinieren

Auch weitere Anwendungen profitieren von der cleveren Cloud-Lösung: In der regenerativen Energiegewinnung aber auch in der kommunalen Wasser- und Abwasserwirtschaft oder im Gebäudemanagement sind oft dezentrale, z.T. weit verteilte Anlagen im Einsatz. Hier ist Fernüberwachung ein Must-Have, denn nur wenn alle Teile dauerhaft vernetzt sind, ist ein reibungsloser und effizienter Betrieb möglich. Deutlich wird das bei der Energieerzeugung, wo Verbraucher und volatile erneuerbare Energien effizient in Einklang gebracht werden müssen. Hier können mit den IIoT-Gateways sehr einfach Daten bspw. von Wechselrichtern einer PV-Anlage in die Cloud gebracht werden. So lässt sich der Anlagenstatus übersichtlich visualisieren. Im Störfall oder bei Abweichungen von Messwerten kann der Betreiber sofort via SMS, E-Mail, Push-Benachrichtigung oder Sprachanruf informiert werden. Aber auch Datenanalysen bspw. zum Energiemix sind möglich und Berichte oder Abrechnungen lassen sich online erstellen und anschließend automatisiert verschicken. Eine Cloudlösung eröffnet aber auch ganz neue Anwendungen: So können z.B. weit verteilte Abwassersysteme direkt auf unterschiedliche Niederschlagsmengen oder gar Prognosen reagieren.

Einsatzfälle für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) finden sich überall. Mit einer durchdachten Kombination aus Hard- und Software lässt sich ein großes, bisher unbeachtet schlummerndes Potential in bestehenden Anlagen, Gebäuden und Maschinen mit nur geringem Aufwand erschließen. Welotec bringt mit seinen IIoT-Gateways jahrelange Erfahrung in sicherer Kommunikation für kritische Infrastrukturen ein. Dank der gut integrierten Software von Mirasoft steht dem Anwender nun eine echte Plug-and-Play-Lösung zur Verfügung mit unzähligen neuen Möglichkeiten, deren wahren Mehrwert er spätestens im Laufe des Betriebs erst noch erkennen wird.

Über Welotec
Seit 1969 bietet Welotec aus Laer im Münsterland Automatisierungsprodukte und IT-Lösungen für die Industrie. Die Münsteraner unterstützen ihre Kunden durch ganzheitliche IoT-Lösungen bei der digitalen Transformation. Zusammen mit ihren Kunden und Partnern schafft Welotec robuste und zuverlässige Netzwerk- und Computing-Lösungen. In den Bereichen Smart Grid, Verkehrstechnik und Maschinenbau bietet das Unternehmen Mobilfunk Lösungen der 4. und 5. Generation, Edge Computing und Routing Lösungen von der Edge in die Cloud. Neben den Standard Welotec Routern, IoT-Gateways, Edge Computern und Antennen bietet das Unternehmen auch Entwicklung und Produktion kundenspezifischer Geräte, Softwarelösungen und Antennen. Persönliche und qualifizierte Beratungs-, Schulungs- und Serviceleistungen bei der Verwirklichung individueller Kunden-Lösungen sind Ziel des Unternehmens, um so deutlich mehr Sicherheit in allen Entscheidungsfragen vor, während und nach einer Projektierung zu schaffen.

Über Mirasoft
Die Mirasoft GmbH & Co. KG entwickelt innovative Software für Unternehmen im Bereich des Industrial Internet of Things. Mit AnyViz bietet das Unternehmen einen intuitiven Cloud Service für industrielle Anwendungen, optimiert für die verschiedensten Branchen der Automatisierung.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter: https://www.anyviz.de und https://www.welotec.com/de/iiot-gateways-wit-serie

Titelbild: Welotec

Andreas Zeiff

Studium des Chemie-Ingenieurwesens und der Chemie, Beschäftigung mit Elektronik, berufliche Tätigkeit im Maschinenbau, seit Ende 1998 journalistisch tätig für das Redaktionsbüro Stutensee.

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