Funkstandards bei IoT / IIoT Technologien für Industrie 4.0

Bei der Anbindung von Messmitteln an eine IIoT Industrie 4.0 Infrastruktur stellt sich immer wieder die Frage, auf welchen Funkstandard man setzen kann, soll, muss oder darf. Inzwischen bewerben sich viele verschiedene Protokolle oder Standards wie WLAN / Wi-FI, Bluetooth, Ant+ oder ZigBee um den Einsatz in der Fabrikhalle oder Fertigung.

Mit einem Vergleich und einer Gegenüberstellung der verschiedenen Funksysteme mit industrieller Eignung versuchen wir etwas Licht in dieses Thema zu bringen.

Wir sind ein Hersteller von WLAN-Modulen für die Messtechnik und sicherlich keine wissenschaftlichen Nachrichtentechniker. Aber gerade dies ermöglicht uns einen praxisorientierten Blick auf die Thematik welchen wir durch unsere langjährige Erfahrung in der Zusammenarbeit mit unseren Industriekunden verfestigen konnten.

Sie können unseren Artikel zu Funkstandards bei IoT / IIoT Technologien für Industrie 4.0 hier lesen oder downloaden.

Rechtliches

Einige Namen in diesem Text können Urheberrechtlich geschützt sein.
Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.
ANT+ ist ein eingetragene Marke der ANT Alliance bzw. Garmin.
Zigbee ist eine eingetragene Marke der Zigbee Alliance, USA.
Wi-Fi ist eine eingetragene Marke der Wi-Fi Alliance.
Wir weisen darauf hin, dass wir keine Rechte an diesen Namen haben oder beanspruchen, diese Namen nur redaktionell zur Erklärung verwenden und keine Verbindung zu den Firmen mit den Namensrechten haben.

Entstanden aus einer Projektanforderung haben wir ein externes Display für Messuhren im Lieferprogramm. Das Angebot für eine einfache, externe Messwertanzeige für Messuhr oder Messschieber ist am Markt sehr übersichtlich. Entsprechend bedienen wir mit unserem Produkt diese Niesche für Anwendungsfälle in welchen ein eigener PC, Smartphone oder Tablet als überdimensioniert ausscheiden.
Das Stand-Alone Display mit TFT Farbbildschirm kann als externe Messwertanzeige für Messmittel wie Messuhr, Messschieber oder Bügelmessschraube verwendet werden.
Als Protokoll wird das Mitutoyo Digimatic Protokoll oder auch ein serielles Protokoll wie es z.B. von Mahr-Messuhren verwendet wird unterstützt.
MQTT und WLAN für Messmittel sind unsere Passion. Dennoch gibt es Anforderungen, in welchen eine kabellose Übertragung nicht gewünscht oder notwendig ist.
Entsprechend kann dieses Module auch über ein Kabel mit dem Lift verbunden werden. Optional ist natürlich auch hier ein kabelloser Betrieb und eine Funkverbindung zum Messsystem über WLAN möglich. Was letztendlich auf dem TFT Farbdisplay angezeigt wird kann im Rahmen eines Kundenprojektes definiert werden. Der Fantasie des Kunden sind hier
keine Grenzen gesetzt. Denkbar ist eine grafische Visualisierung der Messwerte mit z.B. Balkenanzeigen oder Zeigerinstrument genauso wie eine Messhistorie in Form einer Verlaufsgrafik oder Historienansicht. Trotzdem ist zu bedenken, dass es sich um ein einfaches Display handelt: Sehr aufwendige Visualisierungen von Messwerten lassen sich nach wie vor deutlich einfacher, schneller und besser mit einem PC und PC-Programm umsetzen. Hier haben wir genug Erfahrung um jeden Visualisierungswunsch
umzusetzen.

Optional beinhaltet das Display einen zusätzlichen Steuereingang für unseren elektromechanischen Messuhr-Anheber.
Damit lässt sich über ein externes Signal der Messfühler anheben oder absenken.
Bei angehobenem Messstift wird auf dem Farbdisplay ein blauer Pfeil dargestellt.
Bei abgesenktem Messstift wird der aktuelle Messwert der Messuhr in rot oder grün dargestellt.
Bei nicht angeschlossener oder ausgeschalteter Messuhr wird ein rotes diagonales Kreuz angezeigt.
Das Produkt wurde nach unserer Philosophie der agilen Fertigung umgesetzt.
Dies bedeutet z.B. dass das Gehäuse in ABS gedruckt wird und nur einfache Standardkomponenten verwendet werden.
Dadurch wird eine lange Teileversorgung sichergestellt. In Bezug auf die Kabelverbindungen bedeutet es, dass einfache Standardkabel in fertig konfektionierter Länge direkt verwendet werden können.
Weiter können spezielle Kundenanforderungen einfach umgesetzt werden.

Projektbeispiel

In diesem Projektbeispiel zur automatisierten Messung über IoT Messmittel werden 4 Messuhren mit automatischem Anheber des Messtaster verwendet. Die Messwerte werden zentral auf einer externen Anzeige dargestellt.

Alle 4 Mitutoyo Absolute Messuhren der Messeinrichtung sind per Kabel an die externen Displays angeschlossen. Über einen Schalter lassen sich die Messuhren zentral anheben und absenken sobald das Werkstück vom Werker in die Montageeinrichtung eingelegt ist. Die Messwerte werden an zentraler Stelle über die externe Anzeige visualisiert. Die Anlage kann dahingehend automatisiert werden, dass sowohl die Verarbeitung der Messwerte als auch das Anheben oder Absenken der Messuhr-Taster über externe Signale z.B. über MQTT gesteuert werden. Somit ist auch ein komplett autonomer Betrieb über Roboter und Steuerung möglich.

Alternativen

Eine Alternative zu einem autonomen externen Display stellt ein Smartphone oder Tablet als Anzeige dar. Auch dieses kann über ein Adapterkabel direkt an eine Messuhr angeschlossen werden. Neben der reinen Anzeige lassen sich hier dann noch weitere Funktionen auf dem Betriebssystem des mobilen Rechnern einfach umsetzen.

Rechtliches

Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des hier vorgestellten Produkts (der Hardware und Software). Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren und Messschieber ein.

Die Control-Messe in Stuttgart wurde für das Jahr 2020 leider abgesagt.
Für uns wäre es die erste Teilnahme gewesen. Die Absage trifft uns daher besonders hart, ist jedoch aufgrund der aktuellen Corona-Pandemie verständlich.

Als kleinen Trost eröffnen wir hier und heute unsere kleine virtuelle Messe für Qualitätssicherung mit Handmessmittel.
Zusätzlich laden wir Sie – sobald das Covid-19 Thema überstanden ist – gerne uns nach Heidelberg ein. Dann können Sie unsere Entwicklung und Produktion direkt bei uns begutachten.
Als Alternative vereinbaren wir auch gerne einen Vor-Ort Termin bei Ihnen um unsere Produkte vorzustellen.

Was wir können und was wir tun ist die Digitalisierung von Messdaten.
Einen besonderen Schwerpunkt legen wir hierbei auf die Übertragung der Daten direkt per WLAN. Als bevorzugtes Protokoll der Übertragung kommt hier das offene Übertragungsformat MQTT zum Einsatz.
Im Gegensatz zu einer Punkt-zu-Punkt Funkverbindung über Ant+, Zigbee oder Bluetooth wird das Messmittel zu einem wirklichen IoT Gerät.
Dieser Ansatz bietet einige Vorteile.
Vor allem die sehr flexible Anbindung nicht nur an ein einzelnes Programm sondern eben an das Internet bieten eine sehr dynamische Anbindung an beliebige Prozesse und Systeme.
Der offene MQTT Standard bedeutet niedrige Kosten für die Implementation und bietet eine maximale Investitionssicherheit.

Beispiele aus unserem aktuellen Produktportfolio:

Produktserie M4

Modul M4

M4 WLAN Messuhr-Modul für Mitutoyo Messuhr.
Optional / Neu: M4-Mahr WLAN Messuhr-Modul für Mahr Messuhr.

Zubehör:

Steckmodul Akku 650mAh

Steckmodul 5.5mm Hohlbuchse

Option: Steckmodul mit USB Micro oder USB Mini Anschluss.

Steckmodul OLED Display

M4 Ladegeräte für Steckakkus:

Ladegerät 1 fach Micro USB
Ladegerät 1 fach Mini USB

Mehrfachladegerät mit 5.5mm Hohlbuchse, Mini-USB und Micro-USB

Ausführung Lademodul 2 fach

Ausführung Lademodul 3-fach

Konfigurationsbeispiel für ein einfaches Mess-Set:

Messkoffer mit 2 x WLAN Messuhr und verschiedenen Zubehörteilen.

Produktserie M3

WLAN Modul mit OLED Display für Mitutoyo Messschieber mit Digimatic Datenausgang.
Das Display zeigt nicht nur den Betriebszustand des Moduls an sondern dient auch dazu beliebige Informationen für den Bediener an der Messuhr anzuzeigen.
Beispielsweise könnten Messpunkte genannt oder Messfolgen beschrieben werden:
“Bitte jetzt Messpunkt 2 messen.”
Auf dem Display können 3 Zeilen Text angezeigt werden.
Lange Texte können über eine Scrollfunktion dargestellt werden.

M5 – Modul für Messschieber

Das Modul für den Messschieber wird direkt am Messschlitten verschraubt. Ein Lithium-Ionen Akku versorgt die Elektronik und den Sender mit der nötigen Energie. In den Messpausen erfolgt die Aufladung des Moduls in der Ablage mit integrierter Ladefunktion.

Zeigt den WLAN Messschieber in der Ladeschale. Diese ist auf einem Lochblech montiert.
WLAN Messschieber in Ladeschale

M6 – Modul für Bügelmessschraube

WLAN Bügelmessschraube mit WLAN/Wifi Modul für Mitutoyo Bügelmessschrauben.

Komplettset incl. Bügelmessschraube, Ladestation und Aufbewahrungsbox.

MQTT2File

Universalsoftware zur Konfiguration von IoT Devices und zum einfachen Speichern von Messwerten.
Die Messwerte können z.B. in einer CSV-Datei gespeichert werden, so dass diese direkt in Excel auswertbar sind.

Übersicht über die Messsoftware für WLAN-Messuhr Module. Übertragen der Messwerte per MQTT. Anzeige und speichern der Messwerte in CSV auf MS Windows oder Android Betriebssystem.
Messsoftware für WLAN Messmodule

NEWIM

Komplexe Messsoftware zur Prüfplanverwaltung und Prüfplanabarbeitung mit SQL-Datenbankanbindung.

Durch unsere agile Entwicklung und agile Fertigung können wir sehr schnell auf neue Anforderungen und spezielle Kundenwünsche reagieren.

Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen zu unseren Produkten.

Rechtliches

Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.
Wi-Fi ist eine eingetragene Marke der Wi-Fi Alliance.
Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des IoT Moduls (der Hardware und Software).
Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren ein.

Kontakt

rAAAreware GmbH – Steigerweg 49 – D-69115 Heidelberg – tel 06221 136110 – e-mail: info@raaareware.de