Daten vom Sensor in die Cloud – Die Strategien der Sensorhersteller

Die meisten großen Sensorhersteller haben mittlerweile eigene Strategien entwickelt, ihre Sensordaten in die Cloud zu transferieren und dort gegebenenfalls Analysen vorzunehmen. Dabei sind die Herangehensweisen nicht immer gleich, wie die Beispiele IFM, Pepperl+Fuchs, Sick und Turck zeigen.

Sensorik 4.0 by Pepperl+Fuchs (Bild: Pepperl+Fuchs)

Turck: In fünf Stufen zur smarten Fabrik

Aus Sicht von Turck sind in Zeiten von Industrie 4.0 intelligente Lösungen zum Erfassen, Übertragen, Aufbereiten und Zur-Verfügung-Stellen von Daten gefragter denn je. Mit einem breiten Portfolio, das von der Sensorik über IO- und Steuerungslösungen bis hin zum Cloudangebot reicht, bietet das Unternehmen seinen Kunden verschiedene Werkzeuge für den Weg zur smarten Fabrik. Noch recht neu im Programm ist das speziell auf die Anforderungen im industriellen Einsatz zugeschnittene Cloudpaket „Turck Cloud Solutions“.

„Unser neues Cloudangebot umfasst eine Auswahl verschiedener Cloudlösungen für den Einsatz in der Industrie. Damit können wir die individuellen Bedürfnisse zahlreicher Anwender schon im Standard befriedigen“, berichtet Christian Knoop, Produktmanager Fabrikautomation-Systeme bei Turck. Vier der fünf Bausteine sind bereits verfügbar. „Damit lassen sich Daten für den Betrieb der smarten Fabrik zielgerichtet erfassen und einsetzen.“

Das Fünf-Stufen-Modell von Turck ist gegliedert in:

  • liefern von Daten zum Betrieb und zur Analyse von Maschinen und Anlagen,
  • generieren von Zusatzdaten in Sensorik und Feldbusmodulen,
  • integrieren in die Systeme etablierter Cloudanbieter,
  • maßgeschneiderte Cloudlösung für die industrielle Automa­tion liefern sowie
  • Cloudanwendungen auf industrielle Prozesse zuschneiden.

In fünf Stufen unterteilt Turck sein Cloudangebot für den Weg zur smarten Fabrik (Bild: Turck)

 

In der Stufe 1 folgt man dem Ansatz, dass digitale oder analoge Sensordaten die Grundlage für jede Steuerung zum Betrieb einer Maschine oder Anlage sind. Zudem lassen sie sich zu Analysezwecken auswerten. Hier werden diese Nutzdaten zunächst in der Cloud zur Verfügung gestellt.

Der zweite Schritt umfasst dann das Generieren von Zusatz­daten. „Insbesondere mit IO-Link wurde ein Kanal geschaffen, um Informationen über Temperatur, Verschmutzungsgrad, Betriebsstunden oder andere Daten azyklisch an die Steuerung zu übermitteln“, stellt auch C. Knoop die Bedeutung der Schnittstelle heraus. Weiter sagt er: „Kunden, die IO-Link-Master und -Devices von Turck einsetzen, können diese Daten mittels SIDI (Simple IO-Link Device Integration) verwenden.“ Bei SIDI handelt es sich um eine erweiterte GSDML-Datei, die die Geräteeinrichtung in der Steuerungsumgebung erlaubt. Auch in Feldbusmodulen lassen sich Zusatzdaten generieren, etwa durch die Vorverarbeitung der IO-Signale im Feldbusmodul.

"Hierzu bieten wir mit unserer webbasierten Programmierumgebung Argee ein leistungsstarkes Werkzeug an“, berichtet der Produktmanager.

In Stufe 3, der Integration in Systeme etablierter Cloudanbieter, wird der aktuellen Marktsituation Rechnung getragen: Große IT-, Telekommunikations- und Technologieunternehmen, wie die Telekom, SAP, IBM oder Microsoft, sind bereits mit Clouddiensten am Markt vertreten. „Das Übertragen von Daten in diese Clouds ist heute schon über Multiprotokoll-Feldbusgeräte möglich“, erklärt C. Knoop. Turcks Multiprotokoll-Technologie sei für diese Aufgabe prädestiniert, weil sie parallel zur Kommunikation mit der SPS (über Profinet oder Ethernet/IP) mittels Modbus-TCP-Daten an Edge-Gateways senden kann, die diese an Cloudsysteme übermitteln oder selbst verarbeiten. „Wir werden unser Portfolio zudem mit OPC-UA- und MQTT-Kommunikationsoptionen ausstatten. Über diese Standardprotokolle lassen sich die IO-Komponenten flexibel, schnell und einfach in beliebige Clouds einbinden“, sagt der Produktmanager. Neben Block-IO-Modulen und modularen IO-Systemen will Turck diese Protokolle auch in seine HMI und SPS integrieren.

Die Cloudsysteme der großen IT-Anbieter sind bislang nicht auf die Anforderungen von Industrieproduktion und Automatisierung zugeschnitten. Die Kommunikation über MQTT zum Beispiel ist oftmals unverschlüsselt und kann daher leichter mitgelesen werden. Hierauf antworten wir mit unserer auf Automatisierungsbedürfnisse zugeschnittenen Cloudlösung“, so C. Knoop.

Als Vorteil der Turck Cloud Solutions stellt er heraus, dass sie über das Protokoll Kolibri verschlüsselt zur Cloud kommuni­ziere und interessante Zusatzinformationen zu den Geräten ohne Konfiguration direkt anzeige. „Sollen weitere Daten in die Cloud übertragen werden, muss die entsprechende Variable nur in einer Checkbox in der Steuerung markiert werden. Diese Funktion wird von all unseren Steuerungen auf Codesys-3-Basis unterstützt“, sagt der Produktmanager. Turck implementiert seine Cloud zunächst auf der IP67-Kompakt-Steuerung TBEN-L-PLC, später auch in den modularen Systemen BL67 und BL20 sowie in den HMI der TX-Reihe.

Außerdem soll die Cloudplattform in Stufe 5 mit Analytics-Funktionen, wie Langzeitauswertungen, Sensorverhalten oder Logbuchfunktionen, erweitert werden. „Auch KI, sprich selbstlernende Algorithmen, wird eine Rolle spielen: Die Maschine lernt eigenständig, was richtig (normal) und was falsch (abweichend) ist. Registriert sie dann etwa einen erhöhten Temperaturwert an einem Sensor, weiß sie, ob dieser auf das Wetter zurückzuführen ist oder andere Ursachen hat wie beispielsweise Verschleiß. Zukünftig kann ein solches System neben der Diagnose auch eine Fehlerbehebung vorschlagen oder den entsprechenden Techniker direkt über sein Smartphone informieren“, gibt C. Knoop einen Ausblick, wo die Reise hingeht.