MICA und Sensorik Mini-PC lässt Sensoren, SPS & Co. miteinander sprechen

Autor / Redakteur: Karin Pfeiffer / Sariana Kunze

An ein Sprach-Babylon mag so mancher denken, wenn er in heterogene Maschinenlandschaften mit seiner kunterbunten Vielfalt an Sensor-Typen, SPS-Varianten und Protokollen blickt. Doch egal ob die SPS Profibus oder ProfiNet sprechen: MICA holt raus, was die Sensorik alles zu leisten vermag – und noch mehr, meint Produktmanager Dr. Jan Regtmeier:

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Der Mini-PC MICA führt Sensoren, SPS & Co. in heterogenen Produktionslandschaften zusammen und lässt sie ganz einfach miteinander sprechen.
Der Mini-PC MICA führt Sensoren, SPS & Co. in heterogenen Produktionslandschaften zusammen und lässt sie ganz einfach miteinander sprechen.
( CC0 Public Domain, pixabay.com)

Dr. Jan Regtmeier, Produktmanager von HARTING, erklärt im Interview mit elektrotechnik, was MICA und Sensorik zu einer unschlagbaren Kombination macht.
Dr. Jan Regtmeier, Produktmanager von HARTING, erklärt im Interview mit elektrotechnik, was MICA und Sensorik zu einer unschlagbaren Kombination macht.
(Bild: Weber)

Was hat die Industrie von der MICA, wenn es um ihre Sensorik geht?

Ganz grob skizziert: Mit der MICA lässt sich im Prinzip so viel Sensorik in Anlagen und Prozesse einbinden und ihre Daten verknüpfen, wie man braucht. Und dann kann ich mit den Daten machen, worauf ich Lust habe: Auswerten, Prozesse verbessern oder die Anlage überwachen beispielweise. Und das geht in Bestandsanlagen ebenso wie in neuen. Als offene Plattform ist MICA in jeder Hinsicht so etwas wie ein Enabler, ein Befähiger. Er verschafft der Industrie die Möglichkeit, vieles in ihrer Produktion von dem umzusetzen, was heute als Trendthemen gehandelt wird und ohne entsprechende Sensorik nicht denkbar wäre: vom Retrofit alter Maschinenparks bis hin zum Internet der Dinge.

Eine eingebaute SPS anfassen, ist das nicht eher kritisch?

Allerdings, wer da eingreift, verliert unter Umständen schnell die Garantie auf seine Anlage. Ich muss also zunächst überlegen, wie nahe möchte oder darf ich überhaupt an den Sensor dran?

Es gibt zwei grundsätzlich unterschiedliche Varianten, die beide technisch möglich sind mit der MICA: Entweder ich schließe den Sensor direkt an die MICA oder ich belasse den herkömmlichen Aufbau. Da hängt der Sensor nach wie vor an einer SPS und die MICA sammelt Daten von den verschiedenen SPS ein.

Ganz unterschiedliche Ansätze also, die Daten an der Anlage einzusammeln. Entscheidet sich diese Frage mit den Kosten?

Auch, aber nicht nur. Weitere SPS dazwischenzuschalten ist sicherlich ein Kostenfaktor, den die MICA einsparen helfen kann. Es geht aber vor allem darum, welche zusätzlichen Möglichkeiten an und mit der Anlage ausgeschöpft werden können und sollen. An bestehenden Anlagen habe ich ja oft schon Sensoren. Aus wirtschaftlichen Gründen werde ich die nicht noch mal neu installieren. Ich kann – ohne Eingriff in die Anlage – mit der MICA einfach ein oder zwei zusätzliche Sensoren anschließen, die ich wegen ihrer Funktionalitäten brauche. Egal welchen Ansatz ich verfolge, auf der MICA kann ich die Daten der Sensoren sammeln, auswerten und genau die übers Netzwerk weiterleiten, die verteilt werden dürfen. Mit MICA ist eine horizontale Integration, also die Kommunikation auf der gleichen Hierarchieebene möglich. Anders als wenn ich viele Sensoren über mehrere SPS datentechnisch bündeln müsste.

Top-aktuelle Sensorik in betagte Anlagen – hapert es nicht selbst in modernen Anlagen schon an der Vielfalt von SPS, Sensorik und Protokollen?

Stimmt. Es gibt im Industrieumfeld eine riesengroße Vielfalt an Sensorik. Mit verschiedensten Schnittstellen, Typen, Datenmodellen und Varianten, wo die Daten alle hinfließen könnten oder sollten. Und mit dieser Vielfalt einher geht auch eine enorme Varianz an SPS und Protokollen. Aber genau das ist die Stärke der Offenheit der MICA, sie schafft den Brückenschlag zwischen den unterschiedlichsten Welten und selbst proprietären Systemen.

Wirklich? Einfach per Steckverbindung mit der alten SPS und Profibus...?

(lacht): Viele sind ja schon netzwerktauglich. Aber ja, auch das würde gehen. Die ganz alten SPS sprechen häufig ja tatsächlich noch so ein Protokoll wie etwa Profibus oder AS/Interface. Da kann ich die MICA als Gateway nutzen, wenn ich nicht per Netzwerkprotokoll auf die SPS komme. Einfach, indem ich der MICA ein Hardware-Modul verpasse, das beispielsweise zur einen Seite hin Profibus spricht. Auf der anderen Seite übersetzt die MICA in die neue Welt – und schafft damit auch den Brückenschlag zwischen Bestandsanlagen mit sehr etablierten Protokollen und der Umsetzung auf etwas Neues. Das könnte OPC UA sein oder etwas, das sich gerade erst entwickelt.

Klärt MICA also endlich die Standardisierungs-Fragen für die Industrie?

MICA ist eher so etwas wie eine Standardisierungs-Plattform mit einer Offenheit für alle Systeme, die eine Gemeinsamkeit haben: Sie sind häufig hoch zu den Internettechnologien oder untereinander inkompatibel. Und das bringt MICA nun zusammen. Wir bauen gerade ein Modul, das mit EtherCAT, EtherNet/IP und Profinet drei weit verbreitete Protokolle spricht. Ich muss der Hardware-Büchse, salopp formuliert, nur sagen, welches Protokoll es gerade sprechen soll. Ich kann mir also eine Maschine kaufen, die EtherCat spricht und ein paar Jahre später die MICA an eine neue Profinet-Maschine klemmen – und dieselbe Anwendung läuft weiter. An ihr ändert sich nichts.

Wie sieht das ganz praktisch aus?

Profinet ist ja nur ein Beispiel, es gibt ja unheimlich viele verschiedene Protokolle. Letztlich kann man die alle einbinden, indem man sie der MICA über eine relativ einfache Hardware-Erweiterung mit einem kleinen Software-Container beibringt. Dieses modulare Konzept für Hardware und Apps ist ja der Kern-Ansatz der MICA, auf der sich programmieren lässt, was man haben möchte: auch in puncto Auswertung, Visualisierung – und eben mit den entsprechenden Standards. Dadurch lassen sich Sensoren, SPS & Co. in heterogenen Produktionslandschaften zusammenführen. Über die MICA können sie miteinander sprechen.

Und was muss der Anwender machen, um der MICA die Kommunikation mit jeder SPS beizubringen?

Da hab ich mehrere Optionen: Die weit verbreiteten Protokolle wie ProfiNet, Ethernet IP und EtherCAT etwa lassen sich einfach als fertige Software-Container auf die MICA laden. Bei den älteren oder exotischeren Protokollen gibt es mehrere Möglichkeiten: Entweder der Anwender hat das Know-how selber und baut sich die Platine für dieses Protokoll. Es gibt ja durchaus noch Anlagen, die ein proprietäres Protokoll sprechen, dass nur dieser Anlagenbauer kann. Oder wir oder ein Automatisierer übernehmen diese Dienstleistung für ihn.

Technisch sind damit also heterogene Maschinenparks und ihre Sensoren verbunden – und funktionell?

Mit der MICA lassen sich alte Anlagen auch funktionell mit Sensorik nachrüsten und neue so bauen, dass weitere Fähigkeiten auch später immer noch angedockt werden können. Derzeit handelt es sich ja meist noch um einen relativ eng definierten Regelkreis. Man hat einen Sensor und eine SPS, ein bestimmter Aspekt wie etwa die Temperatur wird abgefragt und geregelt. Ist es beispielsweise zu heiß, wird die Anlage abgeschaltet.

Und das reicht nicht mehr?

Für diesen Mechanismus ist das auch super. Interessant wird das Ganze aber, wenn ich verschiedene Parameter koppeln kann, beispielsweise Strom- und Temperatursensor, die beide an verschiedenen SPS hängen und unterschiedliche Aufgaben erledigen. Auf diese Weise kann ich nützliche Zusammenhänge herstellen. Ein anderes Beispiel: Druckluftüberwachung. Da ließen sich mit IO-Link-Sensoren Druck- und Durchflussmengen messen und bei einem Druckluftleck Alarm schlagen.

Und ich bekomme ein ganzheitlicheres Blick auf meine Anlage. Das, was der Maschinenführer früher dank seiner Erfahrung im Bauch hatte, der vielleicht einfach nur sein Ohr anlegen musste, um intuitiv zu wissen, dass er mit der nächsten Wartung nicht mehr warten kann. Predictive Maintenance ist da nur ein Stichwort. Monitoring ein anderes. Ich kann meine Anlage 365 Tage rund um die Uhr überwachen. Prozessleitsysteme sind für viele kleinere Anlagen zu aufwendig und teuer. Mit MICA kann ich über den dezentralen Ansatz Auffälligkeiten in Zusammenhang bringen.

MICA hilft, über die Sensoren mehr über die Anlage zu lernen, anhand der an den Sensoren generierten Daten mehr Möglichkeiten auszuschöpfen. Auch für die Prozesse.

Könnten Sie noch ein paar dieser Anwendungen skizzieren, die die Kombination von MICA und Sensorik ermöglicht?

Die Möglichkeiten sind wirklich fast unbegrenzt. Qualitätssicherung gehört etwa dazu, weil sich auch die Daten der optischen Identifikation mit der Herstellung zusammenführen lassen. Nachverfolgbarkeit: Wenn ein Walzwerk den Alublock an den Hersteller weitergibt, kann der elektronisch von den in der Produktion sensorisch erfassten Qualitätsdaten begleitet werden. Später lässt sich genau sagen, welcher Alublock im Automobil verarbeitet wurde.

Ein anderes Stichwort ist Arbeitssicherheit, ich kann beispielsweise in der Galvanik die Messdaten der Raumluft mit der Dauer des Arbeitseinsatzes oder einem anderen Parameter verbinden – und so gesundheitliche Vorsorge treffen.

Klingt wirklich nach Vielfalt...

...Noch eine ganz andere Schiene: In unserer eigenen Fertigung bei HARTING haben wir einen Stromsensor, um den elektrischen Strom einer Pumpe zu überwachen, mit RFID-Sensorik für Werkzeugerkennung verknüpft. Jetzt können wir die Werkzeugerkennung mit der Dauer des Stromverbrauchs in Zusammenhang bringen und daraus Aussagen über den Prozess machen.

Zum Beispiel?

Ist die Transportschnecke in der Kunststoffspritzgussmaschine verschlissen? Oder ist sie gerade dabei, zu verschleißen? Letztlich geht es darum, bestehende Strukturen zu nutzen und auf möglichst einfache Weise zu erweitern.

Richtung Internet der Dinge?

Ja, dank der Sensorik lässt sich der IoT-Gedanke Schritt für Schritt realisieren. Wir produzieren bei HARTING beispielsweise teilweise noch ganz klassisch Steckverbinder. Die werden auch optisch inspiziert. Was wir dabei im Nachgang feststellen, lässt sich genau mit den Produktionsdaten der Maschine vergleichen. Und wir können diese Daten mit denen der Nachbarmaschine abgleichen. Weichen sie ab? Die MICA hört also an den SPS zu und gibt die Infos weiter. Auf diese Weise lässt sich auch der Aluminiumblock in seinem Prozess verfolgen. Das Walzwerk schiebt die Daten in die Cloud, der Automobilhersteller holt sie sich dort raus. MICA ist ein gutes Gateway dafür.

MICA hört also zu. Und die Maschinen reden miteinander?

Genau, das ist in dieser Konsequenz denkbar. Dank der zwei Übersetzer an jeder Seite der MICA und der Cloud können die Maschinen dann miteinander reden. Das ist der klassische Cloud-basierte IoT-Ansatz. Egal wie unterschiedlich SPS und Sensorik ist. MICA hängt sich dazwischen und macht die Heterogenität und bunte Typen- und Protokoll-Vielfalt handhabbar.

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