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Strategie
04/05/2020

Mit SPE zur nahtlosen IP-basierten Kommunikation

Vom Sensor in die Cloud
Dr. Karsten Walther
Dr. Karsten Walther
Geschäftsführer Perinet GmbH
Mit SPE zur nahtlosen IP-basierten Kommunikation

Sensor2Cloud-Anwendungen sind angewiesen auf den Zugang zu Sensordaten über ein IP-basiertes Netzwerk. Oftmals sind Übersetzer oder Gateways notwendig, um selbst einfache Sensoren in ein IP-basiertes Netzwerk zu integrieren. Single Pair Ethernet stellt nun das fehlende Bindeglied für eine nahtlose Konnektivität zwischen Sensor und Cloud dar.

Single Pair Ethernet (SPE) ist eine Schlüsseltechnologie für die End-to-End-Konnektivität zwischen Sensoren und Cloud bzw. für IIoT-Anwendungen im Allgemeinen. Die Idee ist dabei, die gleichen standardisierten Protokolle (IP-basiert) von der Cloud bis zum Sensor zu nutzen und damit eine nahtlos vernetzte Kommunikation zu ermöglichen. Der große Vorteil einer nahtlosen Netzwerkkonnektivität zu einem Sensor/Aktuator besteht darin, computerbasierte OT-Anwendungen, die sich im Firmen-/Fabriknetz befinden, einen direkten Zugriff auf diese Sensoren und Aktoren zu gewährleisten. So wird der für die Automatisierung verantwortliche Part nicht gestört, zeitgleich werden die OT-Anwendung und die Sensor2Cloud-Anwendung nicht mit typischen Aufgaben zur Automatisierungsplanung belastet (Planung in Echtzeit oder Darstellung des Prozessabbilds). Das Ergebnis: Die Realisierung von Sensor2Cloud-Anwendungen erfordert viel weniger Aufwand als durch traditionelle Technologien, die auf Automatisierung basieren.

Anwendungsbeispiele

Bei der durch die PerFact Innovation GmbH & Co. KG entwickelten Füllstandsüberwachung für Backregale kommt ein Abstandssensor zum Einsatz, welcher mittels Adapter netzwerkfähig gemacht wurde. Somit wurde aus dem passiven Sensor ein intelligenter Sensor, welcher den Füllstand melden kann. Besonders vorteilhaft daran ist, dass die übergeordnete Software aufbereitete Daten geliefert bekommt und z. B. nicht mehr ein sensorabhängiges Rohsignal umrechnen muss. Beispielsweise kann eine mobile APP dem Verkaufenden im Backshop live anzeigen, wie der Füllstand der einzelnen Backfächer ist. 

Dies geschieht dadurch, dass der  Sensor sich identifizieren und seinen Verbauort (Lagerfach) mitteilen kann. Damit werden Planungsaufwände (Verdrahtung) drastisch reduziert. Diese Selbstidentifikation ist die Basis für echtes Plug’n’Play und wird allgemein ermöglicht durch etablierte IT Netzwerktechnologien. Single Pair Ethernet im Besonderen erlaubt nun auch die praxisgerechte Verdrahtung von einzelnen Sensoren, wodurch dieser Paradigmenwechsel vom passiven Sensor zum intelligenten Datenlieferanten erst möglich wird. Im Praxisbeispiel des Backregals ist damit eine rechtzeitige Wiederbefüllung möglich.

Ein ähnliches Beispiel ist die Störungsbenachrichtigung von Haustechnikern einer Industrieliegenschaft. Dort wird beim Auslösen eines Störmeldekontaktes die Meldung von einem digitalen IO-Sensor per mqtt an eine IoT Plattform übermittelt, welche den gerade verantwortlichen Techniker z.B. per Kurznachricht informiert und gleichzeitig ein Ticket im ERP System des Betreibers anlegt. In den meisten Technikräumen ist ein LAN-Netzwerk vorhanden. Alternativ kann sonst ein LTE Gateway eingesetzt werden. Die Sensoren werden dabei über einen Mediakonverter (klassisches LAN zu Single Pair Ethernet) mit Stromeinspeisung angebunden, wobei pro Raum nur 1 Konverter benötigt wird und die Sensoren dank Multidrop in einer Linie verkabelt werden können. Der Installateur muss nur die Inventarnummer als mqtt-topic konfigurieren unter dem dann der Sensor Statusänderungen meldet. Dank der Fähigkeit zur Selbstidentifikation eines Sensors ist es daher nicht nötig, Abbildungstabellen oder Verdrahtungspläne zu erstellen. Der Techniker kann einfach die Störmeldekontakte anschließen, wodurch viel Aufwand vermieden wird.

Usecase Füllstandsüberwachung
Usecase Füllstandsüberwachung
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