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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
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Binäres und Analoges
Signal
ab 2008
Induktives
Positions-Mess-System
Mikroprozessor
Digitale
Kommunikation
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Sensor in klassischer Anwendung:
Signalgeber im Regelkreis
Sollwert IstwertRegler Prozess
Sensor
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Sensoren in Industrie 4.0 – Szenarien:
Datenquelle im
Automatisierungs-Netzwerk
Anwendung 1
(z.B. Regelkreis)Anwendung 2
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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
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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
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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
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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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Maschine zu Maschine - Kommunikation
Semantik
Vokabular
Syntax
Protokoll /
Austauschformat
„Ontologie“
VerwaltungsschaleVerwaltungsschale
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Maschine zu Maschine - Kommunikation
Verwaltungs-
Schale
Teilmodell KatalogdatenProjektierungs-
Tool
Use-Case „Projektierung“
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Maschine zu Maschine - Kommunikation
Verwaltungs-
Schale
Teilmodell Zustandsdaten
IT - System
Use-Case „Condition Monitoring“
Teilmodell Messwerte
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Maschine zu Maschine - Kommunikation
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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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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