Daten von Anlagen mit PLC verschiedener Hersteller erfassen und zentral überwachen

Stellen wir uns eine Werkhalle mit Montage-, Prüf- und Verpackungsanlagen vor. Bei der Schichtübergabe prüft die Produktionsleitung jede Anzeige, fragt vor Ort nach und trägt Zustände und Zählwerte zusammen. Da die Aufzeichnungen von verschiedenen Zeitpunkten stammen, ist zur Klärung des aktuellen Standes oft ein weiterer Weg nötig.

Die Maschinen wurden nicht gleichzeitig beschafft und nutzen unterschiedliche Steuerungen: eine Siemens-PLC an der Montage, eine Mitsubishi-PLC an der Prüfung und eine Omron-PLC an der Verpackung. Jede arbeitet für sich. Für einen gemeinsamen Blick auf ihre Daten fehlt jedoch ein zentraler Zugang.

Ein industrielles Smart Gateway kann vorhandene Anlagendaten erfassen und an eine passende Plattform übertragen. So entsteht ein gemeinsamer Zugang zur Anzeige, ohne allein dafür alle PLC auf einen Hersteller umzustellen.

Benötigte Daten erfassen, ohne alle Anlagen auszutauschen

Produktionsleiter brauchen oft keine Hunderte von Parametern, sondern Antworten auf konkrete Fragen: Welche Maschine läuft, welche steht, wie hoch sind die Zählwerte an den Stationen und liegt eine Störmeldung vor?

Hier kann die Datenerfassung eines industriellen Smart Gateways helfen.

Industrielle Smart Gateways von Woody unterstützen die Datenerfassung von PLC mehrerer gängiger Hersteller. Zuerst prüfen Ingenieure die genauen PLC-Modelle, Kommunikationsschnittstellen, Protokolle und Zugangsbedingungen vor Ort. Anschließend konfigurieren sie die auszulesenden Datenpunkte. Von Anlagen, die diese Voraussetzungen erfüllen, kann das Gateway vorhandene Betriebssignale, Zählwerte und Störcodes erfassen. Für eine gemeinsame Ansicht müssen nicht alle PLC auf denselben Hersteller umgestellt werden.

Für die Einrichtung legt die Technik in der Web-Verwaltungsoberfläche des Gateways einen Eintrag pro Gerät an, wählt einen passenden Treiber und trägt Kommunikationsparameter, Datenpunktadressen und Datentypen ein. Bei Ethernet-Verbindungen werden IP- und Kommunikationseinstellungen geprüft, bei seriellen Verbindungen die elektrische Schnittstelle und Kommunikationsparameter. Die gelesenen Werte werden einzeln mit der Maschinenanzeige abgeglichen, um die tatsächliche Bedeutung der Betriebs-, Stopp- und Alarmsignale zu bestätigen.

Zeigt die Verpackungsmaschine beispielsweise eine „Stückzahl dieser Schicht“ an, stellt ihre PLC möglicherweise nur einen kumulierten Zähler bereit. Für die Schichtmenge muss die angebundene Plattform anhand der Schichtregeln rechnen und Rücksetzungen des Zählers berücksichtigen. Dass das Gateway einen Wert auslesen kann, bedeutet noch nicht, dass jede betriebliche Kennzahl fertig vorliegt.

Daten zusammenführen und ihre Bedeutung abgleichen

Bei der Anbindung wird leicht übersehen, dass „dieselbe Zahl“ auf verschiedenen Maschinen Unterschiedliches bedeuten kann.

Der Zähler einer Montageanlage kann abgeschlossene Bewegungen erfassen, der einer Prüfmaschine Prüfungen und der einer Verpackungsmaschine verpackte Einheiten. Die Summe dieser drei Werte ist keine Produktionsmenge der Halle.

Deshalb klären Ingenieure gemeinsam mit dem Produktionsteam Anlagenkennungen, Bedeutung der Datenpunkte, Einheiten und Zählregeln. Sie gleichen mit der tatsächlichen Maschinenlogik ab, welches Signal Automatikbetrieb oder Alarm meldet und welcher Zähler für die Schichtübergabe geeignet ist.

Danach konfigurieren sie die Datenanbindung zwischen Gateway und Plattform. Das Gateway unterstützt unter anderem MQTT und HTTP und kann Daten gemäß den Schnittstellenanforderungen der empfangenden Plattform übertragen. Anlagenkennungen, Feldzuordnung und Authentifizierungsdaten müssen bei der Integration eingerichtet werden.

Die Komponenten haben unterschiedliche Aufgaben:

• Die PLC liefert Rohdaten: bereits vorhandene Betriebssignale, Zählwerte und Störcodes.
• Das Gateway erfasst und überträgt: Es liest konfigurierte Datenpunkte und übergibt sie über die vereinbarte Schnittstelle an die Plattform.
• Die angebundene Plattform übernimmt Anzeige und betriebliche Verarbeitung: Anlagenübersichten, Schichtstatistiken und historische Abfragen benötigen entsprechende Plattformfunktionen oder Entwicklung und Integration.

Ein angeschlossenes Gateway ist also noch kein fertiges Produktionsmanagementsystem. Es erschließt und überträgt die Maschinendaten; die Oberfläche für den Produktionsleiter stellt die angebundene Plattform bereit.

Bei der Schichtübergabe erst auf einen Bildschirm schauen, dann vor Ort prüfen

Zurück in der Werkhalle: Nach Konfiguration der Erfassung und Anbindung der Übersicht kann die Schichtübergabe anders ablaufen.

Der Produktionsleiter öffnet die Anlagenliste der Plattform und sieht Zustände und Zählwerte von Montage, Prüfung und Verpackung. Die Übersicht zeigt außerdem den Zeitpunkt der letzten Datenaktualisierung und weist auf Verbindungsabbrüche oder veraltete Daten hin. So werden alte Werte nicht für den aktuellen Zustand gehalten. Diese Anzeigeregeln werden auf der Plattform eingerichtet.

Wird die Prüfmaschine als angehalten angezeigt, kann die Produktionsleitung zunächst an dieser Station klären, ob umgerüstet wird oder eine Auffälligkeit vorliegt.

Die Beurteilung bleibt Aufgabe der Menschen. Ein Stoppsignal der PLC besagt nur, dass die Maschine zu diesem Zeitpunkt nicht lief. Daraus allein lässt sich weder Materialmangel noch ein Defekt oder die Abwesenheit des Bedieners ableiten. Für die Ursache braucht es Störmeldungen, Rückmeldungen vor Ort oder eine gesondert konfigurierte Erfassung von Stillstandsgründen.

Der Unterschied liegt in der Reihenfolge: Statt die Lage erst beim Rundgang zusammenzutragen, sieht man zunächst die gemeinsame Übersicht und geht mit konkreten Fragen in die Halle. Auch die Schichtübergabe kann sich auf denselben Datenstand stützen statt auf handschriftliche Notizen von unterschiedlichen Zeitpunkten.

Die Kontrolle vor Ort entfällt nicht. Aber Wege, die allein dem Ablesen eines Wertes oder Bestätigen eines Zustands dienen, können seltener werden.

Vor der Anbindung prüfen

• Für jede PLC genaues Modell, Protokoll, Schnittstelle, Leseberechtigungen und verfügbare Daten prüfen. Die Unterstützung eines Herstellers gilt nicht automatisch für alle Modelle. WD2E ist in der Grafik eine äußere Darstellung; das reale Modell wird nach Schnittstellen und Netzwerkbedingungen gewählt.
• Bedeutung der Zähler, Einheiten, Schichtregeln und Behandlung von Rücksetzungen je Station festlegen. Bewegungs-, Prüf- und Verpackungszähler dürfen nicht mit der Produktionsmenge gleichgesetzt werden.
• Abfragehäufigkeit und Kommunikationslast mit der Instandhaltung abstimmen. Empfangsschnittstelle, Authentifizierung und Feldzuordnung der Plattform prüfen sowie Konfiguration oder Entwicklung von Übersicht, Historie und Hinweisen auf veraltete Daten vorsehen.

Mit den täglich benötigten Daten beginnen

In einer Halle mit Maschinen unterschiedlicher Herkunft und PLC verschiedener Hersteller muss der Einstieg keine komplexe Analyse sein. Man kann zunächst eine Linie auswählen und Betriebszustand, wichtige Zähler und bereits vorhandene Störmeldungen für die Menschen verfügbar machen, die diese Daten täglich brauchen.

Dieses Szenario liest ausschließlich Maschinendaten; es umfasst weder Fernstart und Fernstopp noch das Schreiben von Parametern.

Die Maschinen verschiedener Hersteller können ihre jeweiligen Aufgaben weiter erfüllen. Mit Datenerfassung durch ein industrielles Smart Gateway und Anbindung an eine geeignete Plattform wird aus „für Informationen jede Maschine ablaufen“ ein „erst die Lage sehen, dann gezielt handeln“.