In vielen Fertigungsanlagen sind IO-Link-fähige Sensoren und Aktoren bereits verbaut. Genutzt werden davon jedoch häufig nur die Schalt- und Analogausgänge, während die zusätzlich verfügbaren Diagnose- und Zustandsdaten ungenutzt in der Anlage verbleiben. Damit fehlt eine belastbare Datengrundlage für Anwendungen wie Condition Monitoring, vorausschauende Wartung oder KI-gestützte Anomalieerkennung.
Diese Lücke adressieren nass magnet und in.hub gemeinsam. nass magnet kommt aus der Welt elektromagnetischer Komponenten für pneumatische Anwendungen und stellt das Feldniveau bereit: einen IO-Link-fähigen Smart Connector für Magnetspulen und Ventile sowie einen Ethernet-Master, der die IO-Link-Daten IoT-tauglich weiterreicht. in.hub steuert mit dem Linux-basierten Betriebssystem siineos® die Edge- und Integrationsschicht bei, in der die Daten normiert, gespeichert und über Services bereitgestellt werden. So entsteht eine durchgängige Datenpipeline vom Sensor bis in die IT.
Die Herausforderung: Vorhandene IO-Link-Daten in eine nutzbare Datengrundlage überführen
IO-Link ist ein standardisiertes Kommunikationssystem, das Sensoren und Aktoren über eine einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit der Automatisierungs- oder IoT-Ebene verbindet und dabei Geräteparameter, Zustandsdaten und Diagnosen überträgt. In der Praxis wird dieses Potenzial jedoch selten ausgeschöpft. Für einen belastbaren Betrieb der Daten kommen mehrere Anforderungen zusammen, die weniger technischer als organisatorischer und struktureller Natur sind:
- Unklare Zielsetzung: Ohne ein klar definiertes Ziel – etwa Alarmierung, Reporting, OEE- oder Energieanalysen – bleibt offen, welche Daten in welcher Form benötigt werden.
- Einbindung der richtigen Stakeholder: Solche Projekte werden nur getragen, wenn früh die passenden Beteiligten aus OT und IT zusammenkommen und ein Nutzen aus mehreren Richtungen erkennbar ist.
- Belastung der Steuerungstechnik: Werden Zustandsdaten über die Maschinensteuerung geführt, erhöht das die Steuerungslast, obwohl die Daten für Diagnosezwecke nicht in der Steuerung benötigt werden.
- Semantik in Richtung IT: Konnektivität allein genügt nicht. Damit sich IO-Link-Daten mit anderen Daten zusammenführen und auswerten lassen, müssen sie in einer definierten Struktur vorliegen.
Gesucht wurde daher ein Weg, die vorhandenen IO-Link-Daten aufzunehmen, zu normieren und für Condition Monitoring und weitere Auswertungen bereitzustellen.
Die Lösung: IO-Link-Master am Feld und Edge-Betriebssystem für die Datenverarbeitung
Am Feldniveau setzt nass magnet an. Der Smart Connector ist ein Stecker mit Condition-Monitoring-Funktionen und IO-Link-Schnittstelle, der direkt auf der Magnetspule eines pneumatischen Ventils sitzt und dort Messdaten erfasst. Der Ethernet-Master von nass magnet bildet die Brücke zwischen IO-Link-Sensorik und -Aktorik und den IoT-Systemen: Er übersetzt die gemessenen Daten in IoT-taugliche Protokolle und gibt sie über Ethernet weiter. Für die Weiterverarbeitung ist relevant, dass der Master von nass magnet die Daten weitgehend ungefiltert weitergibt, sodass sie anschließend frei ausgewertet werden können.
Die Datenverarbeitung übernimmt in.hub mit dem Betriebssystem siineos. In siineos lassen sich der Master von nass magnet sowie die dahinterliegenden IO-Link-Devices konfigurieren, ohne dass Code programmiert werden muss. Damit entfällt der Wechsel zwischen verschiedenen Konfigurationswerkzeugen im Projekt. Für die Semantik der IO-Link-Geräte nutzt in.hub die IODD, die Beschreibungsdatei der Sensor-, Prozess- und Parameterdaten: Ein IODD-Interpreter lädt die Datei ein und hinterlegt sie als Gerätetreiber in siineos. Ergänzend können Gerätehersteller Treiberdateien über ein Online-Portal bereitstellen.
Architektonisch findet die Vorverarbeitung im Edge-Device statt. Die Daten – unabhängig davon, ob sie aus diskreten Ein- und Ausgängen, aus anderen Protokollen oder aus IO-Link stammen – werden normiert und in eine Datenbank im Edge geschrieben; der Anwender wählt dabei aus, welche der zahlreichen IO-Link-Werte in welcher Frequenz gespeichert werden. Auf dieser Datenbasis setzen in siineos verschiedene Microservices auf, etwa ein Grafana-Dashboard, ein Alarmierungstool, Cloud-Connectoren sowie ein SQL-Connector zur Anbindung einer firmeneigenen SQL-Datenbank.Die Daten werden dabei in siineos vorverarbeitet und formatiert; für die strukturierte Übergabe an die IT-Systeme stehen anschließend OPC UA und MQTT zur Verfügung. Die Verarbeitung erfolgt bewusst neben der Steuerungstechnik, um die laufenden Prozesse unberührt zu lassen; bei Bedarf kann in.hub über siineos dennoch eine Brücke in die Steuerungswelt schlagen, etwa für Meldungen an das Bedienpult
Da die eingesetzten Werkzeuge – Werte normieren, in die Datenbank schreiben, Services aufsetzen – für jedes Projekt identisch sind und vom Anwender selbst parametriert werden, muss nicht für jeden Anwendungsfall eine neue Applikation entwickelt werden.
Das Ergebnis: Nutzbare Datenbasis für Condition Monitoring ohne zusätzliche Belastung der Steuerungstechnik
Durch das Zusammenspiel von IO-Link-Master und Edge-Betriebssystem lassen sich die bislang brachliegenden IO-Link-Diagnosedaten aufnehmen, normieren und für Auswertungen bereitstellen. nass magnet liefert dafür die strukturierten Daten am Feld, in.hub überführt sie in eine nutzbare Datenbasis und stellt darauf Condition-Monitoring-Funktionen mit Visualisierung bereit.
Weil die Daten direkt am Feld aufgenommen und im Edge verarbeitet werden, wird die Steuerungstechnik nicht zusätzlich belastet und die laufenden Prozesse bleiben unberührt. Die Konfiguration ohne Programmieraufwand und der einheitliche Werkzeugkasten in siineos verkürzen die Projektlaufzeit, sodass Retrofit-Vorhaben schneller in den Betrieb übergehen. Über normierte Daten und definierte Schnittstellen entsteht zugleich eine skalierbare Datenbasis, die sich über weitere Sensoren, Maschinen und Anwendungen wie OEE- und Energieanalysen erweitern lässt.
Ein spezifischer Endkundenfall mit belastbaren Kennzahlen wird aktuell noch gemeinsam ausgearbeitet; quantifizierte KPIs zu Einsparungen oder reduzierten Ausfallzeiten liegen für diese Partnerschaft daher noch nicht vor.
Ausblick: Ausbau von Feldgeräten und Integrationsschicht
Beide Partner bauen ihr Angebot weiter aus. nass magnet bereitet einen Multiprotokoll-Master vor und hat weitere Feldgeräte in der Pipeline, darunter einen IO-Link-Hub mit ähnlichen Funktionen wie der Smart Connector sowie Steckverbinder für die Steuerung von Proportionalventilen mit IO-Link-Technologie. Zudem adressiert nass magnet mit dem IoT-Master neue Anwendungsfelder wie Gebäudeautomatisierung und Intralogistik.
in.hub erweitert die Integrationsschicht unter anderem um den SQL-Connector, mit dem sich firmeneigene SQL-Datenbanken direkt beschreiben lassen, sowie um das Online-Portal für vorbereitete Gerätetreiberdateien. Mit dem dezentralen Modul HUB-SE100 rückt in.hub näher an den Sensor: Es lässt sich direkt an der Anlage in die Sensorleitung zwischenschalten, digitalisiert das Signal in Sensornähe und vereinfacht so Retrofit-Vorhaben zusätzlich.
