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Maschinenüberwachung per Smartphone

Maschinenüberwachung per Smartphone

Um Maschinen und Anlagen per Smartphone überwachen zu können, muss auch die passende Netzwerktechnik zur Verfügung stehen. Eine gut abgestimmte Systemlösung von der Steuerung über den Router bis zum Host-Server kann Maschinenbauern und Anlagenbetreibern helfen, Installations- und Wartungsaufwände zu senken.

Bild: MB Connect Line

Für die Überwachung von Auftragsstatus, Maschinenzustand oder Kühlmitteltemperatur ist nicht unbedingt der schnelle Gang in die Halle oder das Meisterbüro nötig: Auch per Smartphone lassen sich mit ein paar Fingertipps auf dem berührungsempfindlichen Display die gewünschten Daten abrufen. Inzwischen haben einer Bitkom-Studie zufolge fast 40 Prozent der Bundesbürger ein Smartphone als ständigen Begleiter, Tendenz steigend.

Der Anwender ist es gewohnt, unabhängig von Zeit und Ort Informationen abzurufen und Nachrichten auszutauschen. Dieser Komfort wird auch bei der Überwachung von Maschinen und Anlagen immer mehr gefordert. MB Connect Line hat dafür die neue MB Net.toolbox entwickelt. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Softwareerweiterungen für die Industrie-Router MB Net. Das Software-Angebot umfasst eine Webvisualisierung für Smartphones, eine freie Scriptsprache, eine Datenbank und FTP-Server/Client-Funktionalität.

Die Funktionen laufen in einem dedizierten Bereich des Routers und bieten Zugriff auf die Schnittstelle und die Protokolle des Routers. Die Anwenderprogramme können über TCP/IP, Modbus TCP und S7-ISOTCP oder seriell über die umschaltbare RS232/485-Schnittstelle kommunizieren. Das Einlesen der Daten und die Signalvorverarbeitung sind per Script-Sprache frei programmierbar. Der Anwender kann ebenfalls festlegen, ob Nachrichten und Alarmmeldungen per SMS und E-Mail verschickt werden, sobald ein Ereignis eintritt oder ein Grenzwert überschritten wurde. Zudem lassen sich erfasste Daten auf USB-Stick oder FTP-Server übertragen.

Webvisualisierung für Smartphone und Tablet

Die integrierte Webvisualisierung sorgt dafür, dass sich der Anwender jederzeit per Smartphone und Tablet-PC über den aktuellen Status der Werte informieren kann. Der Aufbau der Visualisierung erfolgt durch das Verknüpfen der mitgelieferten Anzeige- und Steuerelemente oder ‚Widgets‘ mit der Datenbank. HTML- oder Programmierkenntnisse sind daher nicht erforderlich. Die Webvisualisierung lässt sich auf Smartphones und Tablet-PC mit jedem Standardbrowser darstellen. Der IT-Abteilung entsteht so weder Installations- noch Wartungsaufwand, auch der kurze Lebenszyklus von Smartphones im Vergleich zur Laufzeit von industriellen Anlagen verursacht kein Kopfzerbrechen.

Über die integrierte Benutzerverwaltung lässt sich festlegen, wer auf welche Daten Zugriff hat: Statistische Auswertungen bleiben etwa dem Betriebsleiter vorbehalten, während für Servicetechniker oder Bedienpersonal alle wartungsrelevanten Peripheriedaten freigegeben sind. Jeder Anwender kann sich seine Oberflächen aus den für ihn zugänglichen Daten zusammenstellen. Die Router verbinden sich über das Internet mit dem Fernwartungsportal MB Connect24. Der Dienst MB Web2.go des Portals unterstützt den sicheren Zugang für mobile Endgeräte.

Zentrales Portal als Vermittlungsstelle

Wer sich schon mit der Installation von Fernwartungssystemen befasst hat, kennt die verschiedenen Szenarien: Bei manchen Kunden lässt die IT-Abteilung aus Sicherheitsgründen keinen Verbindungsaufbau von außen zu, andere Anwender haben eine mobile Maschine mit UMTS, die systembedingt von außen nicht erreicht werden kann. In weiteren Fällen kann sich die Maschine zwar mit dem Internet verbinden, aber die Bekanntgabe ihrer dynamischen IP-Adresse ist umständlich. Um diesen Problemen zu begegnen, arbeitet das Fernwartungsportal als intelligente Vermittlungsstelle zwischen der Servicezentrale des Maschinenherstellers und den Anlagen der Kunden.

Für eine Fernwartungs-Sitzung melden sich die Benutzer per HTTPS oder über einen gesicherten VPN-Zugang an. Nach erfolgreicher Authentifizierung kann der Service-Spezialist die für ihn freigegebenen Maschinen und Anlagen per Fingertipp oder Mausklick erreichen. Das Fernwartungsportal ist in drei Ausführungen verfügbar. Bei MB Connect24.net läuft die Portalsoftware als Dienst auf einem Server, den sich mehrere Kunden teilen. Die zweite Variante My MB Connect24.hosted wird auf einem dedizierten Server gehostet und ist über eine eigene IP-Adresse direkt erreichbar. Die Systemverfügbarkeit liegt nach Anbieterangaben bei 99,9 Prozent im Jahresmittel.

Die Systemleistung ist skalierbar und umfasst im Maximalausbau bis zu 10.000 Industrie-Router. Die dritte Variante ist das Komplettsystem My MB Connect24. Es besteht aus einer Serverhardware mit vorinstallierter Portalsoftware und richtet sich an Maschinenbauer und Anlagenbetreiber, die innerhalb ihres Firmennetzes ihr eigenes Serviceportal realisieren wollen. Neben der zentralen Verwaltung aller Benutzer und Anlagen bietet die Lösung verschlüsselte Verbindungen über VPN. Die vorkonfigurierten Server werden in zwei Leistungsstufen angeboten: Die Variante ‚Midi‘ unterstützt als Box-Lösung bis zu 250 Benutzer und 50 gleichzeitig aktive Verbindungen. In der Variante ‚Maxi‘ im 19-Zoll-Rack sind bis zu 1.000 Benutzer bei 150 gleichzeitig aktiven Verbindungen möglich. Um nicht für jedes zusätzlich installierte Gerät die Konfiguration der Firewall anpassen zu müssen, werden Verbindungen sowohl von der Service-Seite als auch von den Maschinen und Anlagen immer zum Portal-Server hin aufgebaut. Eingehende Verbindungen können so komplett gesperrt werden.

Mit dem mobilen Portalzugang kann der Anwender per Smartphone oder Tablet-PC den Zustand seiner Anlagen beobachten. Für die Integration der Router in die S7-Software steht ein PG/PC-Treiber zur Verfügung, um Verbindungen ohne Projektänderungen aufbauen zu können. Bild: MB Connect Line

Umfangreiche Berichtsfunktionen

Aktivitäten auf dem Portal werden in einem ausführlichen Verbindungsbericht erfasst, so dass jederzeit festgestellt werden kann, wer wann welche Aktion ausgeführt hat. Damit Serviceleistungen korrekt abgerechnet werden können, lassen sich Verbindungsberichten frei definierbare Auftragsnummern zuordnen. Sortier- und Filtermöglichkeiten sowie der Datenexport in eine PDF- oder CSV-Datei stehen ebenfalls zur Verfügung. Ein integriertes Alarmmanagement dient zur Überwachung von Anlagen und Alarmierung bei Grenzwertüberschreitung. Die Status- oder Alarmmeldung kann per E-Mail erfolgen, bei Routern mit Mobilfunkmodem auch per SMS. Es können bis zu 99 Meldungen hinterlegt werden. Ausgelöst werden die Meldungen über ein getaktetes Digitalsignal.

Netzwerk-Anbindung per Router

Die Industrierouter der MB Net-Serie dienen dabei als Gateway zwischen den öffentlichen Kommunikationsnetzen und den Anlagenkomponenten. Sie unterstützen eine anlagenweite Fernwartung vom einfachen Antrieb über S7-Steuerungen bis hin zu Bedienpanels und Visualisierungs-PC. Je nach Gerätevariante sind verschiedene Treiber und Schnittstellen verfügbar. Neben dem LAN-Anschluss haben die Router bis zu zwei serielle Schnittstellen, die per Software als RS-232 oder RS-485 konfiguriert werden können. Für serielle Geräte wie Steuerungen und Antriebe sind über 90 verschiedene Treiber erhältlich. Die Router mit MPI-/Profibus-Schnittstelle ermöglichen auch den direkten Zugriff auf S7-300- und S7-400-Steuerungen von Siemens.

Der Zugang zum Internet ist über ein bestehendes Firmennetzwerk, einen direkten DSL-Anschluss oder über Modem möglich. Die Anbindung mobiler Maschinen und Anlagen abseits der Festnetzversorgung ermöglichen die Router MB Net LTE, welche auch HSPA+, UMTS und GPRS/EDGE unterstützen. Die LTE-Variante bietet mit zwei SIM-Karten-Steckplätzen und Failover-Funktionalität hohe Ausfallsicherheit. Die Umschaltung zwischen den beiden SIM-Karten ist konfigurierbar. Kriterien können Netzstörungen und/oder das Provider-Roaming sein. Die Verbindung zum Internet wird zyklisch geprüft, im Störungsfall auf die andere SIM-Karte umgeschaltet. LTE ist das schnellste derzeit verfügbare Übertragungsverfahren im Mobilfunkbereich. Die Datenraten liegen bei bis zu 100 Megabit pro Sekunde Download und 50 Megabit pro Sekunde Upload über den gängigen Bandbreiten von DSL-Festnetzanschlüssen.

Durch den Einsatz von Source-NAT sind am Anlagennetzwerk keine netzwerktechnischen Konfigurationsänderungen erforderlich. Die Router sorgen im bestehenden Anlagen-Netzwerk für die Übersetzung der IP-Adressen zwischen dem privaten Netz und dem Internet. Eine Rekonfiguration der Geräte wegen des Standard-Gateway-Eintrags oder gar ein Neustart der SPS oder der ganzen Anlage während der Installation sind damit nicht nötig. Für die Anbindungen von S7-Steuerungen über MPI- und Profibus dienen die Router als RFC1006-Gateway einschließlich Routing über RFC1006.