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Industrielle Automation 6/2017

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Industrielle Automation 6/2017

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Schluss mit dem Exoten-Dasein Intelligente Wireless-Sensoren eröffnen neue Perspektiven in zahlreichen Anwendungen Kriterien für die Auswahl der geeigneten Wireless-Sensoren Smartphones können Daten über Bluetooth, WLAN und NFC übertragen, Smartwatches sind ähnlich anbindbar. Im Consumer- Bereich sind Wireless-Lösungen längst Alltag. In der Industrie hingegen fristen sie noch immer ein Exoten-Dasein. Grund dafür ist unter anderem eine fehlende Standardisierung. Der Beitrag erläutert, warum es nicht den einen Standard geben kann und beschreibt Anwendungen, in denen kabellose Sensoren ihre Vorteile gänzlich entfalten. Christian Wirl ist Key Account/ Product Manager (Industrial instrumentation) bei der Wika Alexander Wiegand SE & Co. KG in Klingenberg Der Einsatz von Wireless-Sensoren ist in der Prozessindustrie im Vergleich zu anderen Branchen bereits weit fortgeschritten. Grund dafür sind die prozessbedingt oft weit auseinander liegenden oder isolierten Messstellen. Zwar gibt es auch in anderen Industriezweigen viele Ansätze drahtlose Sensoren zur besseren Überwachung von Prozessen einzubinden. Diese sind allerdings an zwei Bedingungen geknüpft: ein echter Vorteil gegenüber einer kabelgebundenen Variante muss vorhanden sein und der gewünschte und technisch sinnvolle Standard muss am Markt verfügbar sein. Und genau hier liegt die Krux: Es gibt keinen einheitlichen Standard, und es kann ihn aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen auf Seiten der Anwendungen auch nicht geben. Viele Wireless-Technologien kämpfen am Markt um Akzeptanz, von Bluetooth bis Long Range Wide Area Network (LoRaWAN). Für jede von ihnen gibt es gute Gründe und das macht es Herstellern von System-Komponenten nahezu unmöglich, die weitere Entwicklung auf ein Ziel hin zu optimieren. Eine Instrumentierung mit drahtlosen Sensoren läuft daher meistens auf eine anwendungsspezifische Lösung hinaus, entworfen auch in direkter Kooperation mit dem Kunden. Kernfragen zur Ermittlung der passenden Funkübertragung betreffen zum Beispiel die Sendeleistung und damit die mögliche Reichweite, die Menge der zu übertragenden Daten, die Batterielebensdauer und einen allgemein verwendbaren Standard, der zugleich die Sicherheit der Übertragung gewährleistet. Für den Anwender gilt es zudem zu berücksichtigen, dass eine hohe Reichweite der Funksignale gleichzeitig den unbefigten Datenzugriff von Externen erleichtert. Damit gewinnt die sichere Authentisierung der User zunehmend an Bedeutung. In der Entscheidungsfrage nach den passenden Wireless-Sensoren spielt nicht nur die Übertragungsart eine Rolle, sondern auch welche Funktionen für die jeweilige Anwendung von Nutzen sind. Sie können zum Beispiel mit zusätzlicher Intelligenz kombiniert werden. Dazu gehört in erster Linie das Aufbereiten der gesammelten Daten verschiedener Messgrößen über selbstlernende Algorithmen. Im Verbund mit Gateways und Softwarelösungen können drahtlose Sensoren den Weg zu neuen Geschäftsfeldern, zum Beispiel im Bereich Preventive Maintenance oder in der Logistik eröffnen. Konkrete Anwendungsbeispiele Die unterschiedlichen Möglichkeiten und Anforderungen lassen sich an konkreten Lösungen demonstrieren. In Kalibrierlaboren kann das Loggen der Daten und deren Übertragung hilfreich sein, z. B. für das Ausstellen von Zeugnissen. Die Reichweite des Funksignals spielt dabei eine eher untergeordnete Rolle, da Sender und Empfänger nur über kurze Distanz getrennt sind. Eine Lösung auf Bluetooth-Basis reicht hierbei aus. Wika hat diese Funktionalität zweimal in unterschiedlichen Geräten implementiert, beim Präzisions-Digitalmanometer CPG1500 sowie beim portablen Prozesskalibrator CPH7000. Über die Wika-Wireless- Schnittstelle können beide Geräte mit Bluetooth-fähigen Geräten verbunden werden. Das CPG1500 ist zudem „mobilfähig“, eine App ermöglicht das Parametrieren sowie das Auslesen der Daten via Smartphone. Gute Flächenabdeckung Bei der Überwachung von Anlagen an weit entfernten Standorten oder mobilen Einheiten, die sich über große Distanzen bewegen, 44 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2017

SENSORIK UND MESSTECHNIK 02 01 Das Präzisions-Digitalmanometer erlaubt die Verbindung mit Bluetooth-fähigen Geräten und kommt zum Beispiel im Kalibrierservice zum Einsatz 01 02 Datenfernübertragungs- Modul in Kombination mit einer Cryo-Gauge-Messeinheit zur Überwachung von Füllständen in Tieftemperaturgastanks – die Daten werden über das GSM-Netz an den Gaslieferanten übermittelt bietet sich nach heutigem Standard eine Übertragung über das GSM/LTE-Netz an. Anwender erhalten hier eine sehr gute Flächenabdeckung und damit große Reichweite. Zwar können zukünftig auch Standards wie Narrow-Band-Internet of Things (NB-IoT), LTE CAT-M1 oder LoRaWAN eine Rolle spielen. Es zeichnet sich aber ab, dass es auch in diesem Bereich nicht den einen, einheitlichen Standard geben wird. Auf Basis bestehender Technologien hat Wika zum Beispiel das Datenfernübertragungs-Modul intelliMetry in Kombination mit der Cryo-Gauge-Messeinheit realisiert. Mit dieser Lösung werden die Füllstände von Tieftemperaturgastanks überwacht und die Daten über das GSM-Netz dem Gaslieferanten übermittelt. Wika stellt neben dem Druckmessgerät und dem Übertragungsmodul als Zusatzservice noch eine Daten-Cloud zur Verfügung. Der Gaslieferant wiederum kann durch die Fernabfrage des Tankinhaltes seinen Kunden eine kontinuierliche Versorgung ohne manuelle Nachbestellprozesse anbieten. Kombination mit diversen Funkprotokollen Hersteller arbeiten daran, Sensoren nebst korrespondierenden Systemen zur Datenaufbereitung für ein breites Anwendungsspektrum in unterschiedlichen Industrien anzubieten. Als Basis hierfür wird Wika die erste Hardware-Version eines rein elektronischen Drucksensors mit integriertem Funkmodul auf der SPS IPC Drives 2017 zeigen. Diese markiert den Auftakt einer Produktreihe mit digitalen Sensoren für allgemeine Industrieanwendungen, bei denen Standardkomponenten mit unterschiedlichen Funkprotokollen verknüpft werden können. Neben GSM und LTE stehen unter anderem LoRaWAN, Bluetooth/Bluetooth Low Energy und NB-IoT im Fokus. Das modulare Konzept wird die flexible und schnelle Anpassung an individuelle Kundenwünsche ermöglichen. Der Drucksensor nutzt ein proprietäres Signal zur Datenübertragung und kann Anwendern eine Funkdistanz von mehreren hundert Metern bei einer hohen Datensicherheit bieten. Neben dem Druckwert wird auch ein Temperaturwert ausgegeben. Über eine entsprechende Software kann der Sensor per Funk parametriert werden. Einstellbar sind beispielsweise das Sendeintervall oder die Schwellenwerte, bei denen automatisch eine Funkübertragung ausgelöst wird. Auch eine graphische Darstellung des Druck- und des Temperaturwertes über die Zeit steht zur Verfügung. Fotos: Wika www.wika.de Your Global Automation Partner Industrie-4.0-Generator! RFID-Systemlösungen Einfachste Anwendung in Produktion und Logistik durch intelligente Systemkomponenten und Mischbetrieb von HF und UHF Vielseitig einsetzbar durch HF- und UHF-Schreibleseköpfe und Datenträger bis IP69K für Standard- und Spezialanwendungen – auch im Ex-Bereich Leichte Implementierung in nahezu jede Feldbus- oder Ethernet-Infrastruktur durch intelligente RFID-Block-I/O-Module und Gateways in IP67 und IP20 – auch CODESYS-programmierbar SPS IPC Drives Wir sind für Sie da! Halle 7, Stand 250 www.turck.de/rfid

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