Effektives Monitoring, einfach gemacht! Mit ADAM CMS Sensorbox Prototypen

In unserer täglichen Arbeit im Bereich der Digitalisierung haben wir mit unserer ADAM-Plattform und dem darin enthaltenen Flow Studio eine leistungsfähige und flexible Lösung für eine Vielzahl von Anwendungsfällen geschaffen. Doch für ein erfolgreiches Monitoring, beispielsweise einer Industrieanlage, ist die Sammlung guter und verlässlicher Daten unerlässlich. Das stellt uns häufig vor Herausforderungen.

Die Herausforderung der Datenverfügbarkeit

Die benötigten Daten werden bisher soweit möglich von den Anwenderunternehmen unserer Plattform zur Verfügung gestellt. Allerdings ist das nicht immer in dem gewünschten Umfang möglich. Besonders ältere Anlagen verfügen oft nicht über auslesbare Sensoren, und selbst bei neueren Anlagen ist es nicht immer vorgesehen, diese Daten ins Internet auf eine Cloud-Plattform zu laden.

Lösungen für Windkraftanlagen

Für unsere HAWIC-Plattform (eine Anwendung auf Basis unserer ADAM-Plattform) arbeiten wir mit unserem Partner Thomas Wilmes Ingenieurbüro an Lösungen für Windkraftanlagen. Hierbei kommt das sogenannte Wind-Gateway zum Einsatz, welches relevante Daten direkt aus der Steuerung der Windkraftanlage (WKA) ausliest und in die Cloud sendet. Da auch ältere WKAs mit zahlreichen Sensoren für eine (fast) vollständige autonome Steuerung ausgestattet sind, ist die Installation zusätzlicher Sensoren nicht unbedingt notwendig. Bei anderen Anlagentypen müssen jedoch grundlegende Daten wie Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit nachgerüstet werden, da diese einen großen Einfluss haben können.

Erweiterung zum IoT-Gateway

Um die Nachrüstung einfach und kostengünstig zu gestalten, arbeiten wir an der Erweiterung des Wind-Gateways zu einem allgemeinen IoT-Gateway. Dieses basiert größtenteils auf der gleichen Hardware wie das Wind-Gateway, wird jedoch mit zusätzlichen Sensorboxen ausgestattet. Es sind mehrere Versionen der Sensorboxen geplant, um Umgebungsdaten oder technische Parameter wie Ströme oder Druckdifferenzen zu erfassen. Zur einfachen Installation werden die Boxen nur mit einem Ethernet-Kabel verbunden, wobei die Stromversorgung über PoE (Power over Ethernet) erfolgt. PoE ermöglicht die Übertragung von Strom und Daten über ein einziges Kabel.

Hardwareentwicklung

Die Hardware der Sensorboxen wird von uns auf Basis des ESP32-PoE-Boards von Olimex entwickelt. Für Verbindungen zwischen dem ESP32 und den Sensoren entwickeln wir eigene PCBs. Der aktuelle Prototyp enthält Steckplätze für I2C-Sensoren, die mittels Lötjumper für 3,3V oder 5V konfiguriert werden können. Zudem gibt es einen Steckplatz für einen 4-Kanal Level-Shifter, um 3,3V Signale in 5V Signale zu übersetzen. Das Prototyp-Board ist zunächst als stabileres Breadboard konzipiert, auf dem Sensor-Devboards verbunden werden können. In einer späteren “Production-ready” Version werden die Sensoren direkt auf das Board gelötet. Für unser Team, das primär aus Softwareentwicklern besteht, war der Einstieg in die Hardwareentwicklung eine neue Herausforderung. Dank Online-Ressourcen und Entwicklungsanweisungen der Hardwarehersteller konnten wir uns das nötige Wissen aneignen.

Hier zu erkennen ist der ESP32-POE-ISO von Olimex (rotes PCB links), ein BME280 (lila PCB rechts oben), ein MLX90214 (lila PCB mitte) und ein 4-Kanal Level-Shifter (lila PCB links unten).

Fazit

Durch die Entwicklung des IoT-Gateways und der entsprechenden Sensorboxen tragen wir aktiv dazu bei, eine zuverlässigere Datenbasis für das Monitoring von Industrieanlagen zu schaffen. Auch wenn der Prozess komplex und mit Herausforderungen verbunden ist, zeigt unser Vorgehen, dass es möglich ist, innovative Lösungen zu entwickeln, selbst wenn das Team ursprünglich aus einem anderen Fachbereich stammt.

Haben Sie ähnliche Herausforderungen in Ihrem Unternehmen? Teilen Sie Ihre Erfahrungen oder Fragen im Kommentarbereich unten und lassen Sie uns gemeinsam die besten Lösungen finden!

Durch kontinuierliche Verbesserung und Anpassung werden wir sicherstellen, dass unsere Lösungen den Anforderungen der modernen Digitalisierung und der Industrie 4.0 gerecht werden. Bleiben Sie am Ball und verfolgen Sie unsere Fortschritte!