Erschienen am: 01.03.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2018

Cloudgestützte Datenerfassung überwacht Emissionen und Energieverbrauch in der Lackierkabine

Twincat IoT für die smarte Fahrzeugreparatur

Mit Twincat 3 IoT hat Beckhoff eine Ergänzung für seine bewährte Engineering- und Steuerungssoftware entwickelt. Als Basistechnologie für die schnelle und effiziente Umsetzung von Anwendungen im Kontext von Industrie 4.0 und dem Internet of Things (IoT), eignet sich die Software zur Umsetzung vielfältiger Lösungen in unterschiedlichen Branchen. Das dänische Unternehmen Carheal setzt Twincat IoT in seinen Lackierkabinen für Fahrzeuge ein.


Bild: ©energyy/istockphoto.com

Carheal hat mit seinen Smart-Repair-Lackierkabinen eine schlüsselfertige Lösung auf den Markt gebracht, mit denen KFZ-Werkstätten kleinere Lackschäden an der Autokarosserie schnell beheben können. Dabei wird nicht, wie herkömmlich, das komplette Bauteil neu lackiert, sondern nur die schadhafte Stelle. Für den Kunden hat dies den Vorteil, dass er sein Auto noch am selben Tag wieder aus der Werkstatt abholen kann. Gründer und Geschäftsführer von Carheal, Henrik Bro Christensen, will mit seinen Lackierkabinen sowohl einen neuen Standard in Sachen Reparaturqualität und -dauer setzen als auch höchste Umweltschutzstandards erfüllen. Mit der Anbindung der Lackierkabinen an eine Cloud verfolgt Christensen konsequent den Industrie-4.0-Gedanken. Neben einer State-of-the-Art-Automatisierung strebte Christensen bei der Kabinenkonzeption vor allem eine skalierbare Lösung an, die rund um den Globus einsetzbar ist, um intelligente B2B-Services anzubieten. Dazu setzt der Däne auf Technologie von Beckhoff. Das besondere an den Smart-Repair-Lackierkabinen ist, dass sie über ein innovatives Filtersystem verfügen und dadurch keine Umweltbelastung verursachen. Die Luft aus dem Innenraum der Kabine wird nicht nach außen transportiert, sondern durch ein integriertes Filtersystem vollständig von Lösungsmittelrückständen gereinigt und wiederaufbereitet. Dadurch verringert sich die Frischluftzufuhr erheblich und gleichzeitig wird der Ausstoß von partikelbelasteter Luft verhindert. Für die Steuerung des Abluftsystems ist ein ARM-basierter Panel-PC CP6606 mit der Automatisierungssoftware Twincat 3 im Einsatz.

Twincat IoT für die einfache Kommunikation mit der Cloud

Die Anbindung der Smart-Repair-Lackierkabine an die Cloud erfolgt über Twincat IoT, welches diverse Funktionen umfasst, um Prozessdaten über standardisierte Kommunikationsprotokolle auszutauschen und auf spezielle Daten- und Kommunikationsdienste von Cloud-Service-Providern zuzugreifen. Entsprechende Dienste können in Public-Cloud-Systemen, wie z.B. Microsoft Azure oder Amazon Web Services gehostet werden. Sie können aber genauso gut in lokalen Netzwerken zum Einsatz kommen. In der für Carheal realisierten Lösung stellen Twincat PLC und Twincat 3 IoT, zusammen mit dem CP6606 als IoT-Controller, eine nahtlose Verbindung zwischen dem Internet of Things und dem Internet of Services her. In den Smart-Repair-Kabinen von Carheal werden die in Echtzeit aufgezeichneten analogen und digitalen Sensorsignale mittels Twincat IoT - jeweils abhängig von der Relevanz und den Eigenschaften der Informationen - in Fünf-Sekunden-, Fünf- oder zehn-Minuten-Intervallen an den Cloud-Dienst Microsoft Azure IoT Hub gesendet. Die Daten geben unter anderem Aufschluss über den Standort und den allgemeinen Zustand der Kabine, die Filterbetriebsstunden, die Luftqualität, die Dauer der einzelnen Arbeitsschritte sowie den Energie- und Lackverbrauch. Werden VOC-Grenzwerte überschritten, löst das System einen Alarm aus. Die wesentlichen Argumente für den Einsatz der Beckhoff Steuerungsplattform bestanden unter anderem darin, dass Twincat IoT auch auf kleinen, ARM-basierten CPUs wie dem CP6606 die Möglichkeit bietet, direkt aus der SPS-Logik heraus mit dem Microsoft Azure IoT Hub zu kommunizieren. Zwar ist die Datensammlung und -auswertung in der Cloud für Carheal derzeit noch Neuland, dennoch verspricht sich Henrik Bro Christensen davon viele Vorteile bei der Skalierung seines Geschäftsmodells. Insbesondere mit Blick auf die international wachsende Anzahl an Carheal-Kabinen und -Serviceanbietern, macht die Cloud-Anbindung Sinn. Sie gewährleistet die sichere Datenablage auf verschiedenen Servern weltweit. Schon jetzt werden die Daten genutzt, um KPIs (Key Performance Indicators, dt.: Leistungskennzahlen) zu messen, die Aufschluss über Leistung und Auslastung geben, und den Service der Carheal-Kabinen zu verbessern. Betreibt eine Werkstatt mehrere Kabinen, können deren Daten untereinander verglichen und dadurch Optimierungspotenziale ermittelt werden. Ein weiterer Vorteil ist die vorausschauende Wartung. Durch die Nachverfolgung der gemessenen Werte aus der Kabine können die Betreiber frühzeitig erkennen, wann beispielsweise Filter getauscht, Sensoren gewechselt oder Farben nachgefüllt werden müssen. Dadurch lassen sich die Wartungskosten sehr gering halten.

Über Carheal

Carheal wurde von Geschäftsführer Henrik Bro Christensen zunächst als Online-Plattform und Netzwerk für Autoreparaturwerkstätten gegründet, die kleinere Beschädigungen mithilfe spezieller Smart-Repair-Systeme beseitigen. Die Idee war, eine zeitgemäße Alternative zu klassischen Werkstätten zu schaffen, um geringfügige Schäden an der Fahrzeugkarosserie, der Lackierung, im Innenraum des Fahrzeugs, an der Windschutzscheibe oder am Scheinwerfer schnell und kostengünstig beheben zu können. Mit der Entwicklung der Smart-Repair-Kabine, die eine in sich abgeschlossene, schlüsselfertige Anlage für den Einsatz im Innen- und Außenbereich darstellt, bietet das Unternehmen eine zukunftsweisende Lösung sowohl mit Blick auf die Kosten als auch die Umweltbelastung sowie den Energie- und Ressourcenverbrauch. Von September 2016 bis August 2017 installierte das Unternehmen bereits sieben verschiedene Kabinentypen weltweit - von Australien über England, Norwegen, die Niederlande, Deutschland und Dänemark bis in die USA.

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