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Predictive Maintenance dank Steckverbindern mit Funktechnologie

IoT Use Case - IMS Connector + MP-Sensor
5 Minuten Lesezeit
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Produzierende Unternehmen stehen immer wieder vor der Problematik, dass Maschinen- und Anlagenausfälle sowie Wartungen erhebliche Kosten in Form von Produktionsausfällen verursachen. Gerade Kabelschäden oder Probleme bei der Spannungsversorgung machen sich häufig nicht rechtzeitig bemerkbar. Eine innovative, funkbasierte IoT-Lösung von IMS Connector Systems und MP-SENSOR sorgt für Abhilfe.

Die Herausforderung: Stillstände durch unvorhergesehene Kabelschäden und Spannungsabfälle

Traditionelle Systeme, die auf veralteten Steckverbindern und Sensoren basieren, sind anfällig für Kabelschäden, die oft nicht rechtzeitig erkannt werden. Betroffen sind des Öfteren Schleppketten, in denen das jeweilige Kabel bei jeder Bewegung um einen bestimmten Radius gebogen wird und mit der Zeit ermüdet. Das kann zu unerwarteten Stillständen und damit verbundenen finanziellen Verlusten führen.

Diese Problematik verstärkt sich in komplexen industriellen Umgebungen, wo die Überwachung und Wartung einer großen Anzahl von Geräten erforderlich ist. Überdies erschwert die fehlende Integration von Sensordaten in Echtzeit-Überwachungssysteme eine effiziente prädiktive Wartung.

Jeder Sensor benötigt auch eine Stromversorgung, entweder durch ein Kabel oder ein Batteriemodul. Betrachtet man die Anwendbarkeit der drahtlosen Signalübertragung, so gibt es Situationen, in denen die Verwendung eines Kabels nicht möglich ist, z. B. wenn ein Sensor an einem sich schnell drehenden Teil angebracht werden muss. Ein anschauliches Beispiel hierfür ist ein Drucksensor in einem Reifen, der zur Überwachung oder Regelung des Reifendrucks eingesetzt wird. In solchen Fällen ist eine Kabelverbindung nicht praktikabel. Soll das Signal, z. B. der Reifendruck, in das Cockpit einer Landmaschine übertragen werden, bleibt nur die drahtlose Übertragung. Hier gilt: je kleiner und symmetrischer das Modul, desto besser.

In der modernen Industrie ist es entscheidend, Daten effizient und sicher zu übertragen, um eine kontinuierliche Überwachung und Steuerung der Betriebsabläufe zu gewährleisten. Der Einsatz veralteter oder nicht speziell für IoT-Anwendungen konzipierter Systeme kann zu ineffizienten Prozessen und Sicherheitsrisiken führen. Dies ist besonders relevant, wenn es um die Übertragung sensibler oder kritischer Daten geht.

Die Lösung: SmartMod macht den Steckverbinder intelligent

Eine innovative Lösung, um genau diese Herausforderungen zu bewältigen, haben die beiden Unternehmen IMS Connector Systems und MP-SENSOR gemeinsam entwickelt.

IMS Connector Systems ist ein international tätiges Technologieunternehmen mit starker Forschungs- und Entwicklungsabteilung, das sich auf Lösungen im Bereich der Hochfrequenz-Verbindungstechnik spezialisiert hat. Das Produktportfolio umfasst ein breites Spektrum an koaxialen HF-Steckverbindern, Kabelkonfektionen und Antennenschaltern, die speziell auf M2M- und IoT-Anwendungen zugeschnitten sind.

MP-SENSOR ist Hersteller von Sensoren zur Messung von Druck, Vakuum und Neigung. Das Unternehmen entwickelt innovative Produkte mit den neusten Technologien und stellt für jeden konkreten Anwendungsfall den optimalen Sensor bereit.

Gemeinsam haben die beiden Partner eine Lösung auf Basis von SmartMod entwickelt. Bei SmartMod handelt es sich um ein umspritztes Leiterplattenmodul für einen industrieüblichen M12-Steckverbinder. Das Modul ist mit einer Messelektronik und einer Bluetooth-Schnittstelle ausgestattet. Es misst Spannungen, Ströme und Leistungen und berechnet daraus den Leitungswiderstand. Die Messungen erfolgen kontinuierlich und liefern jederzeit ein aktuelles Bild aller Parameter. Durch den SmartMod in Verbindung mit der entsprechenden Software kann aus diesen Werten eine Aussage über die Qualität bzw. den Zustand der Leitung getroffen werden. So lassen sich Ausfälle und Schäden rechtzeitig erkennen und vermeiden.

Eine mit SmartMod ausgestattete Verkabelung beschleunigt die Fehlerdiagnose erheblich. Da jeder Stecker eine eindeutige Adresse besitzt, lässt sich seine genaue Position in der Steuerung hinterlegen, sodass die fehlerhafte Verkabelung in kürzester Zeit gefunden werden kann.

Kabelkonfektionen mit SmartMod sind problemlos in bestehende Steuerungen oder in ein Bluetooth-Gateway übertragbar. Das Gateway übersetzt die Signale in gängige Feldbus-Formate, wie Profinet oder Profibus. Die Daten werden bei Bedarf anschließend auf sichere Weise direkt Cloud gespeichert, was eine ortsunabhängige Abfrage per Browser ermöglicht.

Um es Kunden so einfach wie möglich zu machen, den SmartMod zu implementieren, hat IMS vier verschiedene Pakete geschnürt. Die SmartMod-Kabelkonfektion ist einzeln, ohne jedes Zubehör, bestellbar; alternativ kann im Paket auch ein Bluetooth-Gateway oder eine PLC-Steuerung mit erworben werden. In einem, cloudbasierten Paket ist als Schnittstelle jedoch auch ein MQTT-Broker enthalten.

Zur Datenanalyse kommt eine entsprechende App zum Einsatz. Im Bereich Predictive Maintenance arbeitet IMS mit ai-omatic solutions zusammen, um die große Menge der anfallenden Informationen verarbeiten und analysieren zu können. Mithilfe eines Algorithmus und der in Echtzeit gesammelten Informationen ergibt sich dann die Möglichkeit einer vorausschauenden Wartung.

Das Ergebnis: Anlagenausfälle auf ein Minimum reduziert

Das System erfasst den Normalbetrieb und erkennt durch minimale Abweichungen, wann sich eine Störung anbahnt. Auf diese Weise können bereits bis zu 70 Prozent aller ungeplanten Ausfälle verhindert werden.

IMS Connector Systems und MP-SENSOR haben die gemeinsame Lösung erstmals auf der SPS 2024 in Nürnberg der Öffentlichkeit vorgestellt. Für die Zukunft sind jedoch bereits verschiedene Weiterentwicklungen geplant, darunter beispielsweise auch die Integration von SmartMod in M8-Steckverbinder oder andere Standards. Zur Datenauswertung hat man auch den Einsatz von AI-Modellen im Sinn, um die Predictive Maintenance auf ein neues Level zu heben. Als weiteren Meilenstein haben die beiden Partner das Thema Energy Harvesting, und damit die drahtlose und batterielose Stromversorgung der Sensorik im Sinn.

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