Fernwartung dezentral installierter Sensoren

Gemäß einer aktuellen Studie des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) liegen die durchschnittlichen Arbeitskosten im deutschen Maschinenbau bei etwa 40 Euro pro Stunde. Reduziert ein kleines Unternehmen die Reisezeit seiner drei Servicetechniker um zwei Stunden pro Woche, lassen sich pro Jahr mehr als 10.000 Euro einsparen. Diese stark vereinfachte Überschlagsrechnung zeigt bereits das Potenzial auf, das sich Betrieben mit wenigen Mitarbeitern durch den Einsatz kostengünstiger Fernwartungssysteme wie TC Mobile I/O von Phoenix Contact eröffnet (Bild 1).

Bild 1: Mit der Produktfamilie TC Mobile I/O lassen sich analoge und digitale Sensoren kostengünstig via Mobilfunk überwachen.Phoenix Contact

Im ersten Quartal 2014 waren in Deutschland 116 Millionen Mobilfunkanschlüsse gemeldet; das ergibt im Durchschnitt 1,4 Anschlüsse pro Einwohner. Der klassische Handy-Markt ist somit gesättigt. Um weitere Marktanteile zu gewinnen, stehen Mobilfunkanbietern mehrere Wege offen. So können sie beispielsweise Kunden eines Marktbegleiters abwerben. Damit diese jedoch wechseln, muss ihnen der neue Anbieter einen signifikanten Mehrwert offerieren. Neben geringeren Kosten zählt dazu eine bessere Netzabdeckung. Zur Aufrechterhaltung der Konkurrenzfähigkeit müssen Mobilfunkanbieter ihre Netze also kontinuierlich modifizieren.

Austausch weniger Daten

Von der geschilderten Wettbewerbssituation profitieren nicht nur die klassischen Kunden wie Privatpersonen, sondern auch industrielle Nutzer. Denn sie erhalten ebenfalls eine immer bessere Netzinfrastruktur zu stetig sinkenden Kosten. Im Industriebereich bevorzugten Anwender lange Zeit das Festnetz zur Datenübertragung. Die Weiterleitung von Informationen via Mobilfunk stellte hier die Ausnahme dar, wobei unzureichende Netzabdeckung und hohe Kosten als Argumente vorgebracht wurden.

Heute hat sich die Situation komplett verändert. Insbesondere wenn lediglich wenige Daten auszutauschen sind, erweist sich die Mobilfunkkommunikation meist erheblich kostengünstiger als ein Festnetzanschluss. Anwender bezahlen in der Regel nur die übertragenen Daten. Monatliche Fixkosten des Festnetzanschlusses, die oftmals zwischen 15 und 30 Euro pro Anlage liegen, entfallen. Bei sechs dezentralen Anlagen, die an die Leitzentrale anzubinden sind, und monatlichen Fixkosten von 15 Euro lassen sich so etwa 1000 Euro pro Jahr einsparen.

In der Industrie besteht häufig der Wunsch, einzelne entfernt installierte Sensoren – beispielsweise Temperatur-, Füllstands-, Druck- oder Lichtsensoren – möglichst preiswert zu überwachen. Des Weiteren soll die Auslösung einfacher Schaltvorgänge aus der Ferne möglich sein, um die Anfahrzeit von Personal zu vermeiden. Bei der Betrachtung der jeweiligen Applikationen ist zu erkennen, dass meist wenige Daten ausgetauscht werden müssen. Im Vergleich zum Festnetzanschluss positioniert sich die Mobilfunkkommunikation deshalb als interessante Variante, weil damit eine kostengünstige Möglichkeit zur Fernübertragung von Daten im industriellen Infrastrukturbereich besteht.

Intuitive Bedienung

Stark vereinfacht ist festzustellen, dass sich Technologien über drei Stufen entwickeln: von simpel über kompliziert bis hin zu intuitiv. Der Durchbruch einer Technologie erfolgt normalerweise dann, wenn selbst der Laie das entsprechende Produkt einfach bedienen kann, ohne umfangreiche Anleitungen lesen zu müssen. Als Beispiele seien Waschmaschinen, Telefone und das Internet genannt, die diese Entwicklungskurve bereits durchlaufen haben.

In einer sich stetig schneller verändernden und komplexer werdenden Welt wird daher aus der Nice-to-have-Anforderung einer intuitiven Handhabung immer öfter ein Must-have-Anspruch des Kunden. Dieser Trend ist auch im industriellen Umfeld ersichtlich. Die jeweiligen Geräte müssen somit zwingend einfacher in der Bedienung werden. Phoenix Contact berücksichtigt diese Rahmenbedingungen bei der Entwicklung seiner Komponenten und Systeme. Das gilt ebenfalls für die Produktfamilie TC Mobile I/O, mit der sich einzelne, entfernt montierte Sensoren einfach und kostengünstig überwachen lassen.

Alarm per SMS oder E-Mail

Bild 2: Die Gerätevariante X200 überwacht analoge Sensoren per Mobilfunk, wobei eine SMS oder E-Mail den Anwender informiert.Phoenix Contact

So stellt die Produktfamilie TC Mobile I/O in der Variante X200 vier digitale und zwei analoge Eingänge sowie vier Relaisausgänge bereit, sodass das Gerät flexibel einsetzbar ist. Die analogen Eingänge können sowohl zum Überprüfen von 20-mA-Strompegeln als auch von analogen Spannungen bis 60 V zum Einsatz kommen. Die Spannungsüberwachung erweist sich insbesondere bei der Kontrolle der Batteriespannungen als nutzbringend. TC-Mobile-I/O-X200 erlaubt dabei die Überprüfung von zwei analogen Strom- respektive Spannungswerten oder eines Strom- und eines Spannungswerts (Bild 2). Beim Über- oder Unterschreiten der Referenzwerte alarmieren die Geräte den Bereitschaftsdienst per SMS oder E-Mail.

Bild 3: Die AC-Produktvariante von TC Mobile I/O (93 bis 250 VAC) eignet sich aufgrund der kompakten TE4-Bauform besonders für die Gebäudetechnik.Phoenix Contact

Im Vergleich zur IP-Kommunikation erscheint die SMS-Funktion ein wenig altmodisch. Sie hat allerdings den Vorteil, dass sie selbst in Regionen funktioniert, in denen eine schnelle Mobilfunkverbindung via Internet oftmals nicht möglich ist. Neben dem SMS-Versand unterstützt TC Mobile I/O den modernen Datenaustausch per E-Mail. So lässt sich zum Beispiel eine SMS auf das Mobiltelefon des Servicemitarbeiters und gleichzeitig eine E-Mail an die Zentrale verschicken, um den Alarm zu dokumentieren (Bild 3).

Bei der Maschinen- und Anlagenüberwachung besteht häufig der Wunsch, Abläufe aus der Ferne zu schalten und die Applikation so beispielsweise nochmals zu starten. In vielen Fällen ist diese Vorgehensweise komfortabel, denn durch die Remoteschaltung lassen sich die Anfahrzeiten zu einer Außenstation wirtschaftlicher durchführen – indem man sie beispielsweise mit anderen Außeneinsätzen kombiniert oder sogar ganz vermeiden kann. Vor diesem Hintergrund beinhalten alle Geräte der Produktfamilie TC Mobile I/O vier Relais, die sich in Summe schalten lassen. Als weiteres Beispiel sei das bedarfsorientierte Einschalten von Laternen in einsamen Park- und Grünanlagen sowie auf Waldwegen oder Friedhöfen genannt.

Auf der Hutschiene oder an der Wand

Die Versorgungsspannung beträgt bei den DC-Geräten 10 bis 60 V_DC. Neben den typischen 24-V-Anwendungen im Schaltschrank sind die Module in zahlreichen anderen Applikationen einsetzbar. Dazu gehören beispielsweise autarke Systeme, deren Betrieb über eine 12-V-Autobatterie erfolgt. Die Produktfamilie ist für die Hutschienenmontage ausgelegt. Steht jedoch keine Hutschiene zur Verfügung, lassen sich die Komponenten auch direkt an der Wand montieren. Zu diesem Zweck muss der Monteur lediglich die Fußriegel aus dem robusten Gehäuse ziehen.

Bild 4: Die DC-Produktvariante von TC Mobile I/O (10 bis 60 VDC) eignet sich wegen der Spannungsversorgung zum Einbau in autarke Systeme wie Solaranlagen.Phoenix Contact

Darüber hinaus umfasst das Produktspektrum AC-Gerätevarianten mit einem Spannungsbereich von 93 bis 250 V_AC. Entsprechende Applikationen finden sich insbesondere in der Gebäudeautomation. Auf der Gehäusebreite von 72 mm, entsprechend der Teilungseinheit TE 4, sind zusätzlich zu den vier digitalen und zwei analogen Eingängen sowie den vier Relaisausgängen auch ein Pufferkondensator und das Mobilfunkmodul untergebracht.

Die kompakten TC-Mobile-I/O-Geräte eignen sich deshalb ebenfalls zum Einbau in kleine Sicherungskästen. Sollte die Versorgungsspannung unerwartet abfallen, sind sämtliche Module in der Lage, eine letzte SMS zu versenden und den Bereitschaftsdienst über den Stromausfall zu informieren. Liegt die Versorgungsspannung dann wieder vor, sendet das Gerät eine weitere SMS. So erhält der Anwender davon Kenntnis, dass das Problem nicht mehr besteht und der Einsatz von Servicepersonal entfallen kann (Bild 4).

Konfiguration über USB-Schnittstelle und Webbrowser

Die Konfiguration der TC-Mobile-I/O-Geräte erfolgt über die USB-Schnittstelle in Kombination mit einem Webbrowser. Auf diese Weise lassen sich mehrere Vorteile miteinander verknüpfen, so ist etwa für die Erstinbetriebnahme keine zusätzliche Konfigurationssoftware erforderlich.

Bild 5: TC-Mobile-I/O-Geräte haben kompakte Gehäuseabmessungen, sind einfach zu bedienen und eignen sich für viele Anwendungsgebiete.Phoenix Contact

Der Anwender greift hier einfach auf einen Standardbrowser wie Firefox zurück. Da er statt der Ethernet- eine USB-Schnittstelle verwendet, benötigt die Komponente keine IP-Adresse. Bei der Konfiguration ist die Stromversorgung des Geräts über die USB-Schnittstelle realisiert, sodass die Geräteeinstellung einfach am Schreibtisch erfolgen kann.

Damit der Mitarbeiter das Modul bei der späteren Installation im Schaltschrank nicht versehentlich erneut konfiguriert oder eine falsche SIM-Karte einsteckt, lässt sich der Deckel bei Bedarf verplomben. TC-Mobile-I/O-Geräte sind laut Phoenix Contact einfach zu bedienen und eignen sich für vielfältige Anwendungen (Bild 5).

(rao)