Unter leisem Zischen senkt sich der Werkstückträger auf die Förderlinie. Ein Sensor erkennt das Positioniersignal, das Licht am Schaltschrank springt auf Grün. Was auf den ersten Blick nach einer simplen Bewegung aussieht, ist das Ergebnis eines hochkomplexen Zusammenspiels aus Sensoren, Aktoren, Leitungen und Netzwerkkomponenten. Vom ersten Signal bis zur Ausführung der Förderbewegung ist jeder Schritt exakt auf die anderen abgestimmt, damit Informationen zuverlässig dort ankommen, wo sie gebraucht werden.
Der Träger fährt weiter zur nächsten Station, wo er mit einem Werkstück – einer Tafel Schokolade – bestückt wird. Anschließend gleitet er durch verschiedene Bearbeitungsstationen, bis schließlich an der Entnahmestation die Tafel ausgegeben wird. Beim fünften Durchlauf ertönt ein Signal: Der Stapel mit den schokoladigen Werkstücken ist fast leer. Ein Sensor erkennt per optischer Abstandsmessung den Nachschubbedarf und
meldet dies in Echtzeit an das System. In Sekundenbruchteilen gelangt der Messwert über eine ausgeklügelte Sequenz von verschiedenen Leitungen und Netzwerkknoten in die Cloud, wo die Information abrufbar ist.
Hinter dieser Schokoladen-Förderanlage von LAPP steckt weit mehr als eine leckere Attraktion: Sie veranschaulicht modellhaft, wie in Produktionsumgebungen zahlreiche Sensoren und Aktoren zusammenarbeiten, um Daten von der Feldebene bis in die Cloud zu übertragen und Prozesse transparent abzubilden, um Abläufe sowie Parameter gezielt optimieren zu können.
Nervenbahnen für die Smart Factory
Die Cloud fungiert dabei als „Gehirn“ der intelligenten Fabrik: Sie steuert Abläufe, verarbeitet Informationen und koordiniert das Zusammenspiel aller Komponenten. Doch ähnlich wie das menschliche Gehirn auf ein funktionierendes Nervensystem zur Informationsübertragung angewiesen ist, braucht auch die Smart Factory eine leistungsfähige Kommunikationsinfrastruktur. Im industriellen Internet der Dinge (IIoT) übernehmen Leitungen, Steckverbinder und aktive Komponenten wie Switches und Router diese Aufgabe. Sie sind die Nervenbahnen, die Daten sicher von der Feldebene bis ins digitale Zentrum, also in die Cloud, transportieren.
Die Reise der Daten wiederum beginnt im Sensor: Er wandelt physikalische Messgrößen in digitale Informationen um und gibt sie über seine IO-Link-Schnittstelle weiter. „IO-Link ist das optimale Kommunikationsprotokoll für die Feldebene, also die unterste Ebene der Automatisierungspyramide, in der Signale erfasst und weitergegeben werden“, sagt Jürgen Greger, Produktmanager Industrial Communication bei LAPP. Neben der Übertragung von Prozesswerten ermöglicht sie auch Diagnosefunktionen, Parametrierung aus der Ferne und den schnellen Gerätetausch per Plug-and-Play.
Der Anschluss erfolgt über EPIC® M12 Steckverbinder und robuste Sensor-/Aktorleitungen wie die UNITRONIC® SENSOR SH M12 von LAPP, die vorkonfektioniert in verschiedenen Längen erhältlich ist und sich für den Einsatz in Schleppketten eignet. Selbst bei einem Wechsel von alten (analogen) Sensoren gegen einen IO-Link-Sensor können die Installateur:innen bereits vorhandene Standardleitungen mit M12-Anschluss weiterverwenden.
Intelligente Vernetzung auf allen Ebenen
Am anderen Ende der Leitung stellen EPIC® M12 Steckverbinder die Verbindung zu einem IO-Link-Master wie dem UNITRONIC® ACCESS MP08 IOL her. Das Gerät verfügt über acht M12-Anschlüsse, eine Spannungsversorgung und eine Netzwerkverbindung zur Ausgabe. Damit bringt LAPP erstmals aktive Komponenten in die Feldebene. Diese Dezentralisierung reduziert Verdrahtungsaufwand und Fehleranfälligkeit, da die Sensoren nicht mehr einzeln im Schaltschrank verdrahtet werden müssen. Umfangreiche Diagnosemöglichkeiten zur schnellen Fehlersuche und -behebung erhöhen die Anlagenverfügbarkeit.
Der IO-Link-Master bündelt die Signale der angeschlossenen Sensoren und überträgt sie über IIoT-Protokolle in die Steuerungsebene. Die UNITRONIC® ACCESS Geräte sind als Single- oder Multiprotokoll-Varianten erhältlich. Letztere unterstützen klassische Industrial-Ethernet-Standards wie PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT, Modbus TCP, CC-Link IE sowie moderne IIoT-Protokolle wie OPC UA, MQTT, REST API und CoAP. Das gewünschte Kommunikationsprotokoll lässt sich direkt am Gerät per Drehschalter auswählen, eine weitere Softwarekonfiguration ist nicht nötig.
Diese Vielseitigkeit ermöglicht echtes Plug-and-Play und schafft maximale Flexibilität für unterschiedlichste Anwendungen. So entsteht eine skalierbare Lösung, die sich in unterschiedliche industrielle Umgebungen integrieren lässt.
Am Ende der Datenkette sorgt ein MQTT-Broker für die Übergabe der gesammelten Maschinendaten an die Cloud. Meist basiert er auf einem industrietauglichen Einplatinencomputer wie einem Industrial Raspberry Pi. Er empfängt die Daten, wandelt die MQTT-Telegramme in TCP/IP-Pakete um und sendet sie über die Netzwerkdose verschlüsselt und somit sicher in die Cloud. Von dort können Anlagenbetreiber:innen aus der Ferne auf die Informationen zugreifen – sei es für vorausschauende Wartung, Qualitätsüberwachung oder Prozessoptimierung.
Die Schokoladen-Förderanlage bildet damit den Grundaufbau einer modernen Kommunikationsarchitektur ab. In realen Produktionsumgebungen, in denen Hunderte Sensoren und Aktoren miteinander kommunizieren, wird dieser um zusätzliche Netzwerkebenen erweitert. Zwischen IO-Link-Master und MQTT-Broker koordinieren auch Managed Switches und Router den Datenfluss. LAPP setzt dabei auf Komponenten wie den PROFINET-zertifizierten Switch ETHERLINE® ACCESS PNF für stabile Kommunikation, die ETHERLINE® ACCESS NAT / Firewall für erweiterten Schutz und den ETHERLINE® ACCESS Managed Switch mit Lichtleiteranschlüssen für hohe Übertragungsraten bis 1 GBit/s und Längen von mehreren Kilometern. Zur Verbindung der Switches kommen Patchkabel wie ETHERLINE® PN Cabinet Cat.6A für elektrische Verbindungen oder GOF DUPLEX Patchcords für Lichtwellenleiter zum Einsatz. So entsteht ein durchgängiges Kommunikationssystem, das mit den Anforderungen wächst und von der spielerischen Demoanlage bis zur vernetzten Großproduktion Daten sammelt und nutzbar macht.
Agilität trifft auf Erfahrung
Für das reibungslose Zusammenspiel industrieller Kommunikationssysteme braucht es Komponenten, die ideal aufeinander abgestimmt sind. Als Weltmarktführer für integrierte Lösungen und Markenprodukte im Bereich der Verbindungstechnologie bietet LAPP dafür ein Komplettportfolio, das neben robusten Leitungen und Steckverbindern auch aktive Netzwerkkomponenten und Cloud-Schnittstellen umfasst.
„Bei LAPP bekommt der Kunde alle aktiven und passiven Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt und in bewährter Qualität aus einer Hand“, betont Thomas Leitmann, Applikationsingenieur und zertifizierter PROFINET-Ingenieur für den Bereich Industrielle Kommunikation bei LAPP. Während viele Anbieter ihre Lösungen innerhalb eigener Systemgrenzen entwickeln, setzt LAPP auf Kundennähe und Flexibilität. „Unser Team ist agil und bringt gleichzeitig jahrzehntelange Expertise in Verbindungstechnologien mit. Gemeinsam mit unseren Kunden finden wir auch bei ungewöhnlichen Herausforderungen eine individuelle Lösung“, so Leitmann.
Wie das in der Praxis aussieht, zeigt sich etwa bei der digitalen Nachrüstung bestehender Anlagen – sogenannte Brownfield-Anlagen. Häufig treffen die Expert:innen von LAPP dabei auf eine Kombination älterer Komponenten, die weiterverwendet werden sollen, oder auf Systeme verschiedener Hersteller. Anstatt alles zu ersetzen, integriert LAPP neue Produkte in bestehende Strukturen. „Das schafft maximale Freiheit für unsere Kunden und sorgt dafür, dass sie ihre Anlagen zukunftssicher betreiben können“, unterstreicht Thomas Leitmann.
Trainings
Das LAPP Exploration Center bietet Ihnen speziell auf Ihre Industrieanforderungen zugeschnittene Trainings zu verschiedenen Themen an.
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