Die größten Maschinen der Welt mit 5G-Monitoring verbessert

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Überwachung von Industriemaschinen: Wenn es darum geht, große Mengen an Sensordaten über große Distanzen hinweg in Echtzeit hochsicher zu übertragen, kommen manche IoT-Lösungen an ihre Grenzen. Wie ein multifunktionales Edge Device es dennoch möglich macht, zeigt dieser Use Case. 

Die Herausforderung: Sensor- und Kameradaten monitoren Verschleiß und sollen Downtimes reduzieren

L&H Industrial entwirft und fertigt Maschinen für Anwendungen im Bergbau und den Branchen Öl, Gas und Eisenbahn. Standorte des Unternehmens liegen in Nordamerika, Mexico und Chile. Im vorliegenden Projekt geht es um die fahrbaren Unterteile von Riesenbaggern im Minenbetrieb. Als Service für seine Kunden möchte das Unternehmen in der Lage sein, den Verschleiß der Maschinen zu monitoren und sicherzustellen, dass kein Schaden mit Downtime entsteht. Mittelfristig sollte auch Predictive Maintenance möglich sein. Da die Umgebungsbedingungen bei den Maschineneinsätzen sehr rau sind, und in der Regel kein Elektroniker zur Stelle ist, sollte das eingesetzte System sehr einfach zu bedienen und installieren sein – Plug and Play. Darüber hinaus kam nur ein sehr robustes Gehäuse infrage, das den Sicherheitsstandard IP67 erfüllt. Die Kommunikation musste aufgrund der Arbeitssituation drahtlos sein und weltweit funktionieren – idealerweise als Private Network, wie einem 5G Campus Netz. L&H wünschte sich außerdem eine Ortungsfunktion. Die Lösung sollte in der Datenübertragung hochsicher sein; mittelfristig waren Machine- Learning-Elemente geplant. Die Daten sollten in der US gehostet werden, die Architektur sollte skalierbar und erweiterbar sein, und das Device Management der Lösungsanbieter übernehmen, ohne direkten Zugriff auf Informationen über das Device oder den Einsatz des Gerätes zu haben.  

Quelle: Round Solutions

Die Lösung: Robustes Plug-and-play-Device liefert Sensordaten in ein 5G-Campusnetz

Mit der Umsetzung dieses Projektes wurde Round Solutions betraut, ein führender Anbieter in der IoT/M2M-Branche. Round Solutions stellt neben der Systemintegration auch die Konnektivität bereit und übernimmt die Hardware- und Softwareentwicklung. Aus dieser Projektanfrage heraus hat die Firma das 5G IO-Gate entwickelt. Das robuste IP67-Gehäuse ist für extrem raue Umgebungen konzipiert und geeignet. 5G IO-Gate wird mit dem Debian Linux-Betriebssystem betrieben und verfügt über leistungsstarke Embedded-Hardware, wie das Gateway zur Übertragung von sensiblen Sensordaten. Das Gerät stellt mit vier IO-Link-Ports, Ethernet für IO-Link-Master oder IP-Kameras und 4 digitalen Ein- und Ausgängen alle Schnittstellen bereit, die für die Aufgabenstellung benötigt werden. IO-Link- Sensoren liefern die Rohdaten über Maschinenzustände und Verschleiß. Diese IO-Link-Sensordaten werden wireless per MQTT an das private Campus-Netz des Anwenders übergeben. Dort findet auch das Storage statt – von da aus werden die Daten dann weltweit zu Analysezwecken zur Verfügung gestellt.  

 

Beim Start verbindet sich IO-Gate automatisch mit dem Round Solutions Device Management und die Informationen erscheinen im Dashboard, auf das online zugegriffen werden kann. Das Dashboard war in Sachen Software und Grafik eine Round-Solutions-Eigenentwicklung. Loggt man sich ein, sieht man auf einer Google-Earth-Ansicht den Standort eines angewählten Gerätes und im Dashboard wird aufgelistet, welche Devices jeweils online und welche offline sind – sowie weitere definierte Daten. Für dieses Device Management wird im vorliegenden Fall AWS IoT Core genutzt, das System ist aber in Bezug auf die Plattform agnostisch, also offen und auch mit anderen Cloud-Services nutzbar. So stellt IO-Gate die permanente Überwachung aller wichtigen Vorgänge sicher. Die Edge-Sicherheit wird durch einen hocheffektiven kryptografischen Controller gewährleistet. Es verfügt über je vier digitale Ein- und Ausgänge, an denen beispielsweise eine IP-Kamera angeschlossen werden kann. So auch hier: Round Solutions hat in Zusammenarbeit mit den Maschinenbauingenieuren von L&H herausgefunden, wo an dem Gerät eine solche Kamera angebracht werden kann, um den Verschleiß des Gerätes genau sehen und dokumentieren zu können. 

Das Ergebnis: Echtzeit-Monitoring und Verbesserte Leistung durch Echtzeitmonitoring der Maschinen

L&H bekommt ein Device, das als Plug-and-play-Komponente verwendet werden kann. Das IO-Gate eröffnet auch in harten Umgebungsbedingungen die Vorteile des IoT, indem es einen stabilen Datentransfer zwischen IO-Gate und der Device Management Plattform garantiert. Die drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung mit 5G (oder 4G) lässt auch datenintensive Anwendungen zu. Die Edge-Funktionalität kann durch den erweiterten Satz an Edge-Schnittstellen – 4 IO-Link-Ports, Ethernet für IO-Link-Master oder IP-Kameras, 4 Digital-I/O – an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst werden. Es lassen sich Anwendungen hinzufügen, die autonom auf dem Gerät ausgeführt werden, auch ohne Cloud-Verbindung. Da es sich bei den Maschinen, die L&Hherstellt, um sehr wertvolle Investitionsgüter handelt, kommt durch die IoT-Lösung von Round Solutions auch ein neues Geschäftsmodell für L&H in Frage: Leasing der Maschinen. Mit den privaten IO-Gate-5G-IoT-Netzwerken kann 5G-Kommunikation einfach aufgebaut und genutzt werden, um eine schnellere und sicherere Kommunikation auf einem 5G-Campus zu unterstützen.

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