Die zunehmende Digitalisierung industrieller Produktionsanlagen verändert die Anforderungen an die Automatisierungstechnik grundlegend. Neben der klassischen Maschinensteuerung rücken die kontinuierliche Erfassung von Prozessdaten, deren Auswertung sowie die Bereitstellung für übergeordnete IT-Systeme immer stärker in den Fokus. Produktionsdaten werden heute nicht mehr ausschließlich für Regelungs- und Steuerungsaufgaben genutzt, sondern bilden die Grundlage für Condition Monitoring, Predictive Maintenance, Energiemanagement oder KI-gestützte Analysen. Voraussetzung hierfür ist eine durchgängige Datenverfügbarkeit – von der Sensorik bis zur Cloud. Dafür müssen unterschiedlichste Sensorsignale zuverlässig erfasst, vereinheitlicht und der Steuerung bereitgestellt werden. Erst eine durchgängige Kommunikation von der Feldebene bis zur IT-Ebene schafft die Voraussetzung für leistungsfähige IIoT-Konzepte.
Eine zentrale Rolle übernehmen dabei intelligente Feldbuskoppler. Sie bündeln Signale unterschiedlicher Sensoren und Aktoren, stellen diese standardisiert über industrielle Ethernet-Protokolle bereit und schaffen damit die Grundlage für die Weiterverarbeitung durch SPS, Scada-Systeme oder Edge Gateways. Gleichzeitig reduzieren sie den Integrationsaufwand und erleichtern die Nachrüstung bestehender Maschinen.
Schnittstelle: Sensorik und Steuerung
Ein Beispiel hierfür ist die Kombination aus dem Profinet-Feldbuskoppler PN222 und den EM222-Erweiterungsmodulen von Motrona. Das System wurde für die flexible Anbindung unterschiedlicher Sensor- und Aktorsignale an Profinet-Steuerungen entwickelt und ermöglicht eine schrittweise Erweiterung bestehender Anlagen. Anstelle mehrerer spezialisierter Signalwandler steht damit eine zentrale Plattform zur Verfügung, die analoge und digitale Signale zusammenführt und als Profinet IO Device an die SPS übergibt.
Gerade bei Retrofit-Projekten zeigt sich der Vorteil einer solchen Architektur. Bestehende Sensorik lässt sich häufig ohne aufwendige Umbauten weiterverwenden und über den Feldbuskoppler in die Profinet-Kommunikation integrieren. Ein nachgeschaltetes Edge Gateway kann anschließend auf die bereits konsolidierten Steuerungsdaten zugreifen, anstatt zahlreiche Einzelsignale separat erfassen zu müssen. Dadurch sinkt sowohl der Verdrahtungs- als auch der Engineering-Aufwand. Das reduziert den Integrationsaufwand und schafft gleichzeitig eine einheitliche Datenbasis für übergeordnete Systeme.
Flexibel durch modularen Feldbuskoppler
Ein wesentliches Merkmal des PN222 ist seine modulare Erweiterbarkeit. Über bis zu drei Erweiterungsmodule lassen sich die Anzahl der verfügbaren Ein- und Ausgänge an den tatsächlichen Bedarf anpassen. Das Modul stellt zusätzliche analoge und digitale Ein- bzw. Ausgänge sowie Kanäle zur Temperaturüberwachung bereit. Dadurch ermöglicht das Gerät, weitere Sensoren oder Aktoren ohne zusätzlichen Feldbusknoten in das bestehende Profinet-System einzubinden. Anwender können ihre I/O-Struktur damit schrittweise erweitern, ohne die Netzwerktopologie oder das SPS-Projekt grundlegend ändern zu müssen. Gerade bei modular aufgebauten Maschinen oder bei nachträglichen Funktionserweiterungen macht dieses Konzept flexibel.
Prozessdaten visualisieren
In Verbindung mit den Profinet-Anzeigen PN350 oder EC350 können die erfassten Prozessdaten zudem direkt im Feld visualisiert werden. Bediener erhalten wichtige Prozessinformationen unmittelbar an der Maschine, während dieselben Daten parallel der SPS sowie über ein Edge Gateway auch MES-, Scada- oder Cloud-Anwendungen zur Verfügung stehen. Die Signalkette bleibt dabei durchgängig und konsistent – von der Sensorik über die Steuerung bis zur IT-Ebene.
Modbus-Kommunikation einbinden
Neben Profinet spielt in zahlreichen Bestandsanlagen auch Modbus weiterhin eine wichtige Rolle. Unterschiedliche Kommunikationsstandards parallel zu unterstützen, gehört deshalb zu den typischen Anforderungen moderner Automatisierungskomponenten. Über entsprechende Modbus-Schnittstellen lassen sich auch Geräte mit Modbus-Kommunikation in die Gesamtlösung einbinden. Damit können bestehende Sensoren oder Subsysteme ohne Neuentwicklung weiter genutzt werden.
Vom Feldgerät zu Edge, IIoT und Cloud
Die eigentliche Bedeutung solcher Signalintegrationssysteme zeigt sich jedoch im Kontext von Edge- und IoT-Anwendungen. Die SPS übernimmt weiterhin die Maschinensteuerung, während zusätzliche Prozessdaten für IT-Anwendungen bereitgestellt werden. Edge Gateways greifen diese Informationen auf, verdichten sie, ergänzen Zeitstempel und Metadaten oder führen erste Plausibilitäts- und Grenzwertprüfungen durch, bevor die Daten an MES-, Scada- oder Cloud-Systeme übertragen werden. Die Qualität der späteren Analyse hängt dabei maßgeblich von der zuverlässigen und standardisierten Datenerfassung auf der Feldebene ab. Dadurch entsteht eine durchgängige Informationskette – von der Sensorik über die Steuerung bis hin zur Cloud. Für Maschinenbauer bedeutet dies weniger Schnittstellen, einen konsistenten Datenbestand und eine höhere Skalierbarkeit zukünftiger Digitalisierungsprojekte.
Modulare Signalintegration für Digitalisierung
Mit der zunehmenden Verbreitung datengetriebener Produktionskonzepte wird die Anzahl der erfassten Prozessgrößen weiter steigen. Gleichzeitig wachsen die Anforderungen an standardisierte Kommunikationsschnittstellen und eine möglichst einfache Integration in bestehende Automatisierungslandschaften. Modulare Signalintegrationssysteme bilden hierfür eine wichtige Grundlage. Sie schließen die Lücke zwischen Sensorik und Steuerung und schaffen gleichzeitig die Voraussetzung dafür, dass Prozessdaten effizient für Edge Computing, industrielle IoT-Plattformen und zukünftige KI-Anwendungen genutzt werden können. Das PN222-/EM222-System von Motrona zeigt exemplarisch, wie sich diese Anforderungen mit einer modularen Profient-basierten Architektur praxisgerecht umsetzen lassen.
