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Bild: Festo
Autarke Sensoren

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Die Augen der Industrie 4.0

Um den Energieverbrauch von Produktionsanlagen zu reduzieren, müssen alle relevanten Verbrauchsdaten erfasst und analysiert werden. Dazu hat Festo auf Basis von autarken Sensoren ein Energiemanagement-Konzept für Industrie 4.0 entwickelt.

Zentraler Bestandteil des Projekts „Energieautarke Sensorik in Interaktion mit mobilen Anwendern“ (Esima) war neben der Entwicklung von energieautarken Sensoren auch die Visualisierung, die dem Anlagenbetreiber ein differenziertes Verständnis der eigenen Prozesse ermöglichen und somit einen Beitrag für Industrie-4.0-Fabriken leisten soll. Das Konzept zielt darauf ab, den Energieverbrauch, beispielsweise einzelner Werkstücke, abzuleiten. Während des Produktionsprozesses werden relevante Verbrauchsdaten wie der elektrische Energie- oder der Druckluftverbrauch von den kabellosen Sensorsystemen registriert. Zudem können sie Umgebungsparameter wie Temperatur, Luftfeuchte und CO2-Gehalt erfassen. Diese Messwerte werden anschließend vorverarbeitet und per Funk an eine Basisstation übermittelt.

Druckluft-Daten per Funk

Bei Festo wurde im Projekt ein Druckluft-Sensor entwickelt, der gleichzeitig Druck und Durchfluss misst und die gewonnenen Daten per Funk an eine Basisstation überträgt. Eine integrierte, mit Druckluft betriebene Turbine-Generator-Einheit stellt die notwendige elektrische Energie zur Versorgung der elektrischen Komponenten dezentral bereit. Ein frequenzagiles Zugriffsverfahren soll die Zuverlässigkeit der kabellosen Übertragung der Daten sicherstellen: Das System wechselt die Sende- und Empfangsfrequenz systematisch, um Kollisionen mit anderen Funksystemen, beispielsweise mit einem bereits vorhandenen WLAN, auszuschließen.

Visualisierung auf mobilen Endgeräten

Die gewonnenen Messdaten werden mit einer im Projekt entwickelten Internetanwendung visualisiert und können mit mobilen Geräten wie Smartphones und Tablet-PCs eingesehen werden; die Darstellung ist je nach Benutzer anpassbar. Ein Maschinenbediener beispielsweise kann aktuelle Sensormesswerte und Anlagenzustände aufrufen, wohingegen das Interesse eines Teamleiters eher auf Energieverbräuchen und Produktionsstatistiken liegt.

Energiedatenmanagement für Industrie 4.0

Durch das Projekt Esima werde ein effizientes Energiemanagement ermöglicht, so Bernd Kärcher, Projektleiter von ESIMA bei Festo. Das stehe im Kontext von Industrie 4.0. Neben der Möglichkeit zur optimierten Energienutzung sollen Kunden auch im Bereich der Wartung profitieren. Da die Sensoren Abweichungen vom Normalwert automatisch melden, können Reparaturen ausgeführt werden, bevor es zu teuren Stillständen in der Produktion kommt. Ein weiterer Vorteil ist zudem, dass die Sensoren einfach in vorhandenen Produktionsanlagen nachgerüstet werden können.

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