Die Unternehmen Schildknecht und Monkey Works haben bei der Lösung dieser Aufgabe gemeinsam an einem Strang zogen und bei einem solchen Anwendungsfall Cloud-Lösungen und native Apps sinnvoll miteinander verbunden.
Soapbox
Auch mobile Anlagen und Maschinen, die irgendwo im Feld autark Sensorsignale erzeugen und verarbeiten, müssen dem Menschen über ein HMI zugänglich sein – aber nicht permanent. Bei der Energieerzeugung beispielsweise liefern Sensoren Daten über die Windgeschwindigkeit oder allgemeine Wetterdaten. Diese Daten sind von Interesse, wenn Grenzwerte überschritten oder unterschritten werden oder wenn bestimmte, vorher definierte Zustände eintreten. Droht etwa ein Orkan, dann muss dies dem zuständigen Personal mitgeteilt werden – durch eine Push-Nachricht auf das Smartdevice des Operators.
Chancen und Herausforderungen
Die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit von Smartdevices beflügelt aktuell die Automatisierungstechnik, denn sie bieten neue Möglichkeiten für HMI-Lösungen:
- Lösungen, die keine permanente Aufmerksamkeit der Bediener erfordern
- Lösungen, die sich bei Bedarf selbstständig beim Bediener melden, egal wo dieser sich gerade aufhält.
Neue Möglichkeiten bringen aber auch neue Herausforderungen: Für diesen Anwendungsfall müssen zum einen die Daten zuverlässig vom Feld auf das Smartdevice gelangen. Zum anderen muss die Entwicklung einer solchen Systemlösung – gerade wenn sie verschiedene Technikkonzepte vereint – einfach und schnell möglich sein. Diesen Anforderugen sind die Partner Monkey Works und Schildknecht mit einem modernen Technologiemix und einem leistungsfähigen Tool begegnet.
Über Funk in die Cloud
Durch den Einsatz von Mobilfunkttechnik können Prozessdaten mit dem Gerät DataEagle 7000 praktisch an jedem Punkt der Welt verfügbar gemacht werden. Der DataEagle arbeitet dabei als dezentrales I/O-Modul, das die Prozessdaten über einen hochverfügbaren Kanal an eine zentrale Datendrehscheibe – also eine Cloud – sendet. Dort sind sie für die Smartdevices zugänglich. Cloud-Lösungen fungieren also als Schnittstelle zwischen den Feldgeräten und den Smartdevices. Das ist auch nur logisch und konsequent; man stelle sich vor, die Smartdevices müssten selbstständig die Daten aus den unzähligen Sensoren im Feld aggregieren. Bei derart vielen Verbindungen würde die Batterie des Gerätes nicht mal bis zur Frühstückspause halten.
Cloud is calling
Sind die Daten der dezentral im Feld verteilten I/O-Module einmal in der Cloud gespeichert, können sie dort weiterverarbeitet werden. Es werden Alarmgrenzen überwacht, die Datenhistorie aufgezeichnet und auch Zugriffsrechte geregelt. Alarme werden aus der Cloud direkt als Push-Nachricht auf das Smartdevice des Operators gesendet, sobald eine Alarmgrenze über- oder unterschritten wurde. Herkömmliche HMI-Lösungen für Smartdevices basieren auf HTML5 und können dies nicht leisten. So ist beispielsweise die Infrastruktur für Push-Nachrichten tief in die jeweilige App-Plattform (Android, iOS oder Windows Phone) integriert. Nur durch native Apps der jeweiligen Plattform ist der Empfang möglich. Auch die Verwendung anderer Peripherie (Kamera, Lage- oder Beschleunigungssensoren) ist nur durch native Apps möglich. Jedoch kann vom Automatisierungsingenieur nicht verlangt werden, Apps stets für drei verschiedene Plattformen in drei verschiedenen Programmiersprachen zu entwickeln. Monkey Works bietet hierfür ein spezielles Tool: Mit Movisa wird die Anwendung rein auf funktionaler Ebene entworfen und gestaltet – ganz ohne Programmierung. Es wird die Benutzungsschnittstelle gestaltet und die jeweiligen grafischen Elemente mit den Daten aus der Cloud verbunden. Alarmgrenzen werden im Tool ebenso definiert, wie die gewünschte Art, Alarme zu empfangen. Die Programmierarbeit übernimmt dann Movisa: Native Apps in drei verschiedenen Programmiersprachen für drei verschiedene Plattformen werden vollautomatisch erzeugt. Obendrein konfiguriert das Tool die Cloud so, dass am Ende eine Komplettlösung bereitsteht, die ohne Programmierung sofort genutzt werden kann – auf Knopfdruck.
Referenzprojekt
Monkey Works hat gemeinsam mit Schildknecht eine solche Lösung für ein Windkraftwerk realisiert. Jedes einzelne Windrad ist mit einem I/O-Modul vom Typ DataEagle 7000 ausgestattet, das sämtliche Betriebsdaten direkt in die Cloud sendet. Die Entwicklung der Visualisierung für verschiedene Endgeräte (Tablet und Smartphone) verlief ähnlich einfach: Movisa integriert die notwendigen Schnittstellen für die Verbindung zur Cloud von Haus aus. Der Entwickler der Visualisierungslösung muss lediglich die Datenbasis konfigurieren, Alarmgrenzen festlegen, die Bedienoberfläche gestalten und die jeweiligen Bedienelemente mit den jeweiligen Daten verbinden. Nur einen Knopfdruck später erzeugt Movisa automatisch die Konfigurations-Datei für die Cloud sowie die nativen Apps für iOS, Android & Co. Ein letzter Schritt ist das Anschalten des Smartdevices. Die Apps funktionieren sofort.
Fazit
Smartdevices eröffnen neue Möglichkeiten in Hinblick auf Industrie 4.0 und besonders für HMI-Lösungen. Ein Blick unter die Oberfläche offenbart jedoch eine immer komplexer werdende integrierte Infrastruktur und ein dafür nötiges Zusammenspiel leistungsfähiger Hardware-Lösungen, moderner Internet-Services und nachhaltiger Software. Industrie 4.0 ist also ein Gemeinschaftsprojekt – nicht nur von Firmen verschiedener Gewerke, sondern vor allem auch von Software, Hardware und Services.
