Der typische Maschinenpark eines deutschen Fertigungsunternehmens ist eine heterogene Mischung aus modernen vernetzten Anlagen und 10–30 Jahre alten Bestandsmaschinen ohne Netzwerkanbindung. Die vollständige Erneuerung aller Maschinen ist wirtschaftlich nicht realistisch – aber Daten auch aus älteren Anlagen zu gewinnen ist durch IIoT-Retrofit-Lösungen möglich.
Drei Ansätze für die Bestandsmaschinen-Anbindung
Ansatz 1: Externe Sensorik ohne SPS-Eingriff
Zusätzliche Sensoren werden physikalisch an der Maschine befestigt und über ein dediziertes Datenerfassungssystem (DAQ) ausgelesen. Dies erfordert keinen Eingriff in die Maschinensteuerung, keine Herstellerfreigabe und keine Änderung des SPS-Programms. Geeignete Sensoren:
- Schwingungssensoren am Motorgehäuse (Vibration)
- Temperatursensoren an Lagern und Motoren (PT100, IR)
- Klemmstromsensoren an der Zuleitung (Motorstrom-Analyse, MCSA)
- Schallemissions-Sensoren an Werkzeugmaschinen-Spindeln
Ansatz 2: Edge-Box als Kommunikations-Gateway
Eine Edge-Box (z. B. Phoenix Contact PLCnext, Siemens IoT2040, Bosch Rexroth ctrlX) wird neben der Bestandssteuerung installiert und übernimmt die Kommunikationsaufgaben, die die alte SPS nicht leisten kann. Die Edge-Box liest:
- Vorhandene digitale/analoge Signale vom Schaltschrank (I/O-Splitter)
- Serielle Protokolle (RS-232/RS-485, Modbus RTU) der alten Steuerung
- Proprietäre Protokolle via OPC UA-Server-Bibliotheken (FOCAS für Fanuc, Mitsubishi MC, Mazak Smooth)
Die Edge-Box normalisiert alle Daten auf OPC UA oder MQTT und überträgt sie an den Cloud-Historian.
Ansatz 3: Vollständige Retrofit-Kits
Spezialisierte Anbieter bieten vorkonfigurierte Retrofit-Kits für häufige Maschinenkategorien an:
| Anbieter | Produkt | Zielmaschine |
|---|---|---|
| Balluff | BIS SmartLight + Condition Monitoring Kit | Pumpen, Kompressoren, Elektromotoren |
| ifm electronic | VSE/VSA Diagnostic Electronics | Werkzeugmaschinen-Spindeln, Rollenbahnen |
| Turck | TBEN-S Multiprotocol-Block-I/O + MIRO Wireless | Allgemeine Fertigungslinien, Fördertechnik |
| Pepperl+Fuchs | SmartBridge (IO-Link-Wireless) | IO-Link-Retrofit auf drahtlos |
| Bosch Rexroth | ODiN (Online Diagnosis Network) | Hydraulikaggregate, Pressen |
Drahtlose Übertragung im Brownfield
Kabelverlegung in bestehenden Produktionshallen ist teuer und störungsanfällig. Wireless-Protokolle für industrielle Retrofit-Sensorik:
- IO-Link Wireless (IEC 61131-9 Wireless Extension): Batterieloser Betrieb möglich (Energy Harvesting), deterministische Latenz < 5 ms, 3 Geräte pro Master-Port
- WirelessHART (IEC 62591): Meshfähig, für Prozess-Sensorik im Chemie-/Energiebereich, IEEE 802.15.4
- ISA100.11a (IEC 62734): Alternative zu WirelessHART, offener Standard
- Bluetooth Low Energy (BLE 5.0): Für einfache Condition-Monitoring-Sensoren mit Smartphone-Auslesbarkeit
- LoRaWAN: Für große Produktionshallen, sehr geringer Energiebedarf, aber hohe Latenz (nicht für Echtzeit)