Betrachten Sie den EM300 nicht nur als Controller, sondern als die ‘Lösung’ für eine defekte Datenpipeline. Es handelt sich um einen einzelnen industriellen Edge-Controller für die DIN-Schiene, der Ihnen die Anbindung Ihrer Fertigungsanlage an Ihre Cloud-Plattform erheblich erleichtert.
Die meisten Industrieprojekte scheitern daran, dass die Daten nie in der Cloud ankommen. Sie haben die Cloud-Plattform bereitgestellt. Sie haben das Analyse-Dashboard eingerichtet. Sie haben das Team geschult. Und dann kam nichts mehr. Die Daten aus der Fertigung – SPSen, Sensoren, E/A-Signale – sind nie angekommen.
An einer Produktionslinie werden Anlagen von Siemens, Mitsubishi und Omron gleichzeitig betrieben. Jede davon verwendet ein anderes Protokoll. Ältere Maschinen verfügen nur über serielle Schnittstellen. Die Netzwerkbedingungen vor Ort sind unvorhersehbar. Die Anzahl der E/A-Punkte ändert sich im Laufe des Projekts, was eine Neuverkabelung und Neuprogrammierung erforderlich macht.
Wenn die Datenerfassung unvollständig ist, die Übertragung instabil ist oder Zeitstempel nicht übereinstimmen, fällt der gesamte Anwendungsstack aus. Analysen liefern irreführende Ergebnisse. Dashboards zeigen falsche Zustände an. Entscheidungen werden auf der Grundlage fehlerhafter Informationen getroffen.
Die Cloud ist nicht das Problem. Das Problem besteht darin, die Daten aus der Fertigung in die Cloud zu übertragen.
Warum Ihre Daten am Edge enden
Ein typisches Datenerfassungssystem für SPSen erfordert vier separate Hardwarekomponenten: ein Gateway zum Abrufen von SPS-Daten, einen Router für die Anbindung, einen Protokollkonverter und E/A-Module für Signale vor Ort.
Jede Komponente wird separat beschafft, installiert, konfiguriert und gewartet. Die Schränke füllen sich. Die Kabel verheddern sich. Wenn der Datenfluss ins Stocken gerät, bedeutet die Fehlersuche, jedes Gerät einzeln zu überprüfen – Gateway-Protokolle, Router-Status, Protokolldiagnosen, E/A-Anzeigen.
Das größere Problem ist jedoch die Datenqualität. Zahlreiche Geräte laufen mit unterschiedlichen, voneinander unabhängigen Uhren. Bis die Daten die Cloud erreichen, ist die Reihenfolge oft durcheinander. Für die Rückverfolgbarkeit in der Produktion und die Anlagenüberwachung – wo die Echtzeit-Datenüberwachung von entscheidender Bedeutung ist – sind durcheinandergebrachte Daten schlimmer als gar keine Daten.
Mehr Geräte bedeuten mehr Fehlerquellen. Mehr Komplexität bedeutet, dass mehr Dinge schiefgehen können.
Was ein industrieller Edge-Controller verändert
Eine industrieller Edge-Controller wie der EM300 vereint Datenerfassung, Protokollkonvertierung, Netzwerkkonnektivität und E/A-Erweiterung in einem einzigen Gerät zur Montage auf einer DIN-Schiene. Es fungiert sowohl als IIoT-Gateway als auch als Edge-Computing-Plattform und wickelt die Datenerfassung, -verarbeitung und -übertragung in einer einheitlichen Pipeline ab.
Sechs Funktionsmodule laufen parallel: Edge-Computing, visuelle Programmierung (Node-RED), Protokollkonvertierung, industrielle Protokollstacks, industrielles Routing und skalierbare E/A. Angetrieben wird das System von einem RK3506J-Triple-Core-ARM-Cortex-A7-Prozessor mit 512 MB RAM und 4 GB eMMC-Speicher.
Die Hardwarekosten sinken. Der Umfang der Fehlerbehebung beschränkt sich auf ein einziges Gerät. Die Protokolle werden zentralisiert. Die Problemdiagnose wird vereinfacht.
Vereinfachen Sie die Architektur. Reduzieren Sie die Anzahl der Variablen.
Jedes Protokoll in der Fertigung beherrschen
Die Vielfalt der Geräte ist der Hauptgrund dafür, dass Daten nicht übertragen werden können. Die Integration von OT und IT hängt von der Fähigkeit ab, zwischen den vielen „Sprachen“ zu übersetzen, die in der Fertigung gesprochen werden.
Der Protokollstack des industriellen Edge-Controllers EM300 deckt ein breites Spektrum an Industriegeräten ab:
- SPS-Protokolle: Siemens, MELSEC, Omron, LS Electric, Allen-Bradley, Delta und weitere
- CNC-Protokolle: SIEMENS, MELSEC, Mazak, Heidenhain, Haas, KND, LNC und weitere
- Industrieprotokolle: Modbus RTU/TCP, OPC UA, BACnet, IEC 104, CJ 188, DLT 645, HJ 212
- Netzwerkprotokolle: MQTT, HTTP, TCP, UDP, WEBSOCKET
Vier unabhängige RS485-Anschlüsse, 3 Ethernet-Anschlüsse (1 WAN + 2 LAN), Wi-Fi 6 und ein Steckplatz für ein 4G-Modul. Standardmäßig sind zwei integrierte digitale Eingänge und zwei digitale Ausgänge enthalten; weitere digitale Ein- und Ausgänge sind als optionale Erweiterungen erhältlich.
Die Unterstützung von IEC 104 ist ein Alleinstellungsmerkmal. In Energieversorgungsunternehmen, bei Energiespeichersystemen und in Mikronetzen ist IEC 104 der Standard für die Kommunikation zwischen Leitstellen und Umspannwerken. Der EM300 lässt sich direkt an SCADA-Systeme anschließen – ein zusätzlicher Wandler ist nicht erforderlich.
Modulare E/A: Heute aufbauen, morgen erweitern
Die I/O-Schätzung ist eine häufige Ursache für Reibungspunkte im Projekt. Schätzt man zu niedrig ein, benötigt man zusätzliche Schränke und muss die Verkabelung anpassen. Schätzt man zu hoch ein, bleibt Kapital ungenutzt.
Der industrielle Edge-Controller EM300 nutzt eine modulare I/O-Architektur im Blade-Format. Anwender wählen je nach Bedarf DI/DO, AI/AO und andere Signaltypen aus, wobei bis zu 16 Erweiterungsmodule unterstützt werden. Die Module sind im laufenden Betrieb austauschbar – sie können hinzugefügt oder ausgetauscht werden, ohne dass das System heruntergefahren werden muss.
Die Installation erfolgt über werkzeuglose Steckklemmen. In einem beengten Schaltschrank in einer Fabrikhalle ist dies eine praktische Notwendigkeit. Die ultraschlanken Module im Blade-Design verbessern die Raumnutzung und die Effizienz bei der Installation erheblich.
Fernverwaltung: Probleme beheben, ohne vor Ort sein zu müssen
Sobald die Edge-Computing-Hardware installiert ist, beginnen die eigentlichen Kosten. Prozessanpassungen, Fehlerdiagnose, Firmware-Updates – für all das ist ein Vor-Ort-Einsatz erforderlich.
Der EM300 löst dieses Problem durch die IOTClient-Fernverwaltungsplattform. Fernkonfiguration, Fehlerbehebung, Diagnose und Programm-Updates werden alle unterstützt.
Dank Intranet-Anbindung und P2P-Direktverbindungstechnologien fühlt sich der Fernzugriff auf Geräte genauso nahtlos an wie die lokale Bedienung. Die Subnetz-Proxy- und serielle Netzwerkanschlussfunktionen des EM300 ermöglichen die Vernetzung von Geräten über physische und geografische Grenzen hinweg. SD-WAN-, VPN- und Firewall-Funktionen sind integriert.
Zuverlässigkeit in unbeaufsichtigten Umgebungen
Netzwerkausfälle gehören zum industriellen Alltag dazu.
Die automatische Wiederherstellung der Verbindung und die intelligente Neuübertragung von Daten werden auf Hardwareebene unterstützt. Bei Netzwerkausfällen werden die Daten lokal zwischengespeichert. Sobald die Verbindung wiederhergestellt ist, erfolgt die automatische Neuübertragung – für die Anwendung in der oberen Schicht transparent.
Betriebstemperatur: -40 °C bis +85 °C mit Hardware-Watchdog-Schutz. Das Gerät verfügt über eine CE-Zertifizierung und erfüllt die ESD-Normen der Stufe 3 (Luft ±8 kV) und der Stufe 2 (Kontakt ±4 kV).
Anwendung: Datenfusion verschiedener Systeme in Wasserkraftwerken
Ein Wasserkraftwerk betreibt mehrere Überwachungssysteme – Dammsicherheit, Zustand der Kraftwerksblöcke, hydrologische Fernmessung, Schuttsteuerung. Verschiedene Anbieter, verschiedene Protokolle, verschiedene Datenformate.
Der industrielle Edge-Controller EM300 ist über seine vier RS485-Anschlüsse mit allen diesen Geräten verbunden. Alle Daten nutzen einen gemeinsamen Systemtakt – die Zeitstempel sind somit über alle Quellen hinweg synchronisiert. Wenn Schwellenwerte überschritten werden, löst Node-RED die Steuerlogik direkt aus.
PV + Speicherung + Ladestation – einheitlicher Zugang
Eine PV-Speicher-Ladestation umfasst Wechselrichter, ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS), Ladegeräte, Zähler und einen Netzanschlusspunkt. Die verwendeten Protokolle variieren: Modbus RTU/TCP, IEC 104, DLT 645.
Die vier unabhängigen RS485-Anschlüsse des EM300 sind physisch nach Gerätetyp gruppiert, wobei jeder mit einer eigenen Baudrate arbeitet. Registerzuordnungen für die wichtigsten Wechselrichterhersteller sind vorkonfiguriert. Die Energieplanung erfolgt lokal. Bei Verbindungsausfällen werden die Daten lokal zwischengespeichert und bei Wiederherstellung der Verbindung erneut übertragen.
Visuelle Programmierung ohne das Schreiben von Code
Der EM300 verfügt über eine umfassend angepasste Node-RED-Umgebung. Die visuelle Drag-and-Drop-Programmierung ermöglicht die schnelle Erstellung des gesamten Arbeitsablaufs “Erfassung – Übertragung – Steuerung”. Dies senkt die Einarbeitungshürde für Außendiensttechniker und verkürzt die Projektdurchlaufzeit.
FAQ
1. Was ist der Unterschied zwischen einem industriellen Edge-Controller und einer SPS?
Eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ist in erster Linie für die Echtzeitsteuerung von Maschinen und Prozessen unter Verwendung von Kontaktplanlogik oder strukturiertem Text ausgelegt. Ein industrieller Edge-Controller hingegen vereint Steuerungsfunktionen mit Datenerfassung, Protokollkonvertierung, Netzwerk-Routing und Cloud-Konnektivität in einem einzigen Gerät. Während sich eine SPS auf die “Steuerung” konzentriert, liegt der Schwerpunkt eines industriellen Edge-Controllers auf “Steuerung + Datenintegration + Fernverwaltung”. Der EM300 kann beispielsweise Daten von SPSen verschiedener Hersteller auslesen, Protokolle konvertieren und Daten in die Cloud übertragen – und das alles bei gleichzeitiger Ausführung lokaler Logik über Node-RED.
2. Inwiefern trägt ein industrieller Edge-Controller zur Verbesserung der Datenqualität bei?
Probleme mit der Datenqualität in industriellen Umgebungen sind häufig darauf zurückzuführen, dass mehrere Geräte mit unabhängigen Systemuhren betrieben werden, wodurch Zeitstempel nicht synchron sind. Ein industrieller Edge-Controller bündelt die gesamte Datenerfassung und -verarbeitung in einem einzigen Gerät mit einer einheitlichen Systemuhr. Dadurch wird sichergestellt, dass Daten aus verschiedenen Quellen – SPSen, Sensoren, E/A-Module – einheitlich mit Zeitstempeln versehen werden. Das Ergebnis ist eine präzise Abfolge von Ereignissen für die Rückverfolgbarkeit in der Produktion, die Zustandsüberwachung von Anlagen und andere zeitkritische Anwendungen. Der EM300 unterstützt zudem die automatische Wiederverbindung und die erneute Datenübertragung bei Netzwerkausfällen, wodurch Datenverluste verhindert werden.
3. Unterstützt der EM300 Firmware-Upgrades per Fernzugriff?
Ja. In Verbindung mit der Fernverwaltungsplattform IOTClient unterstützt der EM300 die Fernkonfiguration, das Fern-Debugging, die Ferndiagnose sowie Programm-Updates per Fernzugriff. Das bedeutet, dass Firmware-Upgrades an verteilten Standorten ohne Vor-Ort-Einsätze bereitgestellt werden können, wodurch Wartungskosten und Ausfallzeiten erheblich reduziert werden.
Fazit: Übertragen Sie Ihre Daten zuerst in die Cloud
Die Digitalisierung der Industrie hängt von einer Voraussetzung ab: Daten müssen zuverlässig erfasst, stabil übertragen und fehlerfrei bereitgestellt werden.
Ein industrieller Edge-Controller wie der EM300 wurde mit einem einzigen Ziel entwickelt: die Komplexität der Edge-Implementierung und -Wartung zu reduzieren. Eine breitere Protokollabdeckung bedeutet weniger Integrationsschritte. Umfassende Fernsteuerungsfunktionen bedeuten weniger Vor-Ort-Einsätze. Flexible Ein- und Ausgänge ermöglichen einfachere Anpassungen an der Produktionslinie.
Seine Aufgabe ist es, Ihre Fabrikdaten in die Cloud zu übertragen – fehlerfrei, vollständig und in Echtzeit.
Sorgen Sie zunächst für korrekte Daten. Erst dann sollten Sie über Digitalisierung sprechen.
Agnes Wang ist Spezialistin für IoT-Lösungen bei IOTRouter und konzentriert sich auf industrielle IoT-Gateways, Edge-Computing und Lösungen für die industrielle Automatisierung.
Sie ist auf industrielle Kommunikationstechnologien spezialisiert, darunter Modbus, IEC 60870-5-104, MQTT, OPC UA, SPS-Integration und Fernüberwachungsanwendungen. Sie verfasst Fachartikel und Anwendungsleitfäden zu industriellen IoT-Lösungen, Protokollkonvertierung und Edge-Computing.
