Industrie 4.0 in der Sensorik: Handfeste Vorgaben für die...

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Industrie 4.0 in der Sensorik: Handfeste Vorgaben für die Praxis

Benedikt Rauscher

Pepperl + Fuchs GmbH

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20.000 Produkte der industriellen Sensorik

Ein Hersteller – Zwei Bereiche

• Näherungsschalter

• Optoelektronische Sensoren

• Vision-Systeme

• Laser-Technik

• Bildverarbeitung

• Ultraschallsensoren

• Drehgeber

• AS-Interface

• Identifikationssysteme

10.000 Produkte für den Explosionsschutz

• Eigensichere Barrieren

• Signaltrenner

• Feldbus

• Remote I/O-Systeme

• Explosionsgeschützte Gehäuse

• Überdruckkapselungssysteme

• Bedien- und Beobachtungssysteme

• Mobile Kommunikation im Ex-Bereich

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Entwicklung industrieller Sensoren

1958

kontaktfreier

Schalter

Diskrete Schaltung

Low

High

Binäres Signal

Elektronik

Funktion

Signale

ab 1978

Induktiver

Analog-Sensor

Integrierte Schaltung

4

20

Binäres und Analoges

Signal

ab 2008

Induktives

Positions-Mess-System

Mikroprozessor

Digitale

Kommunikation

3


Sensor in klassischer Anwendung:

Signalgeber im Regelkreis

Sollwert IstwertRegler Prozess

Sensor

4


Sensoren in Industrie 4.0 – Szenarien:

Datenquelle im

Automatisierungs-Netzwerk

Anwendung 1

(z.B. Regelkreis)Anwendung 2

5


Asset

Sensor als Industrie 4.0 Komponente

Asset

Verwaltungs-

Schale

Verwaltungsschale

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Verwaltungsschale: Digitales Abbild

I4.0 Kommunikation

Internes

Interface

Verwaltungsschale

I4.0-Komponente

Identifikator

Asset

7


Sensoren in Industrie 4.0 – Szenarien:

Kommunikation zwischen

Verwaltungsschalen

Anwendung 1

(z.B. Regelkreis)Anwendung 2

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

Verwaltungs

schale

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Sensor-Daten entlang des Lebenszyklus‘

Datenblätter

Typ-Zulassungen

CAD Daten

Funktionsbausteine

Software updates

Anlagen-Zulassungen

…

Kalibrierdaten

Seriennummer

…

Messwerte

Zustandsdaten

…

Verwaltungsschale

9


Typ - Daten

DD

FB

Firmware

10


Instanz - Daten

Identifikation

Messwerte

Parameter

Zustand

Distanz, Position, Füllstand,

Druck, Temperatur, …..

Schwellwerte,

Konfiguration,

Kalibrierung,….

Typ, Serial-No.

Produkt-ID, …..

Signalqualität,

Temperatur,

Betriebsstunden,…..

Hochfrequente Änderungen

Niederfrequente Änderungen

Unveränderlich

Sehr niederfrequente

Änderungen

11


Struktur der Verwaltungsschale

Verwaltungsschale

Teilmodell Identifikation

Teilmodell Katalogdaten

Teilmodell Mechanik

Teilmodell …..

ID VWS

ID Asset

Teilmodell

Dateien

Merkmalslisten

Merkmale

Teilmodell Elektrik

Teilmodell Zertifikate

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AASX Package Explorer

13


Maschine zu Maschine - Kommunikation

Semantik

Vokabular

Syntax

Protokoll /

Austauschformat

„Ontologie“

VerwaltungsschaleVerwaltungsschale

14



Verwaltungs-

Schale

Teilmodell KatalogdatenProjektierungs-

Tool

Use-Case „Projektierung“

15



Verwaltungs-

Schale

Teilmodell Zustandsdaten

IT - System

Use-Case „Condition Monitoring“

Teilmodell Messwerte

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Semantik, Syntax

Vokabular

Protokoll OPC/UA (MQTT, AMQP,..)

IEC 61360, eCl@ss (advanced)

eCl@ss, IEC-CDD

Austauschformat XML, JSON, Automation ML

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Hauptgruppe 27-27 in eCl@ss

18


Kategorisierung in IEC-CDD

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Einheitliche GerätebeschreibungRelevante Standards

Dateien:Funktionsbausteine,

Beschreibungsdateien

,

CAD,

Zertifikate,

…

Merkmale:Identifikation,

Mechanik,

Elektrik,

Funktion,

Umgebung

Parameter Messwerte

Zustände

IEC 62683

Niederspannungs-

Schaltgeräte

eCl@ss

27-27-

Binäre Sensorik

IEC 62714

Datenaustausch-

Format

AutomationMLNAMUR E131

IEC 61131-9

IO-Link

IEC 61158

IEC 61784

Feldbus

Funktionen

IO-Link Smart Sensor Profile

Ereignisse

IEC 62541

OPC UA

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Industrie 4.0 in der SensorikAd-hoc Arbeitskreis im ZVEI

Erarbeitung einer einheitlichen Gerätebeschreibung:

Aufbau der Verwaltungsschale

Relevante Standards

Inhalt

Struktur

Ausleitungen

Aktive Unternehmen:

Balluff, Baumer, Bosch Rexroth, Festo, ifm electronic, Leuze, Omron,

Pepperl+Fuchs, Phoenix Contact, Pilz, Schmersal, SICK

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