IoT-fähige Kühlgeräte

Cloudbasiert kühlen

Kühlgeräte avancieren derzeit zu wichtigen Playern für Industrie 4.0. Sie lassen sich mit umfangreichen Kommunikationsmöglichkeiten ausstatten. Die durchgängige Kommunikation vom Sensor im Kühlgerät bis in cloudbasierte Systeme eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten. Voraussetzung sind IoT-fähige Geräte wie die neuen Kühlgeräte und Chiller der Serie Blue e+ von Rittal.

Bild 1 | Die neuen Blue e+ Kühlgeräte im Einsatz bei dem Anlagenbauer Xylem

Während der Lebensdauer eines Schaltschrank-Kühlgeräts sind die Kosten, die für Wartung und Service anfallen, zusammen mit den Energiekosten in aller Regel deutlich höher als die ursprüngliche Investition in das Kühlgerät selbst. Optimierungen bei Service und Wartung können dazu betragen, den Arbeitsaufwand und damit die Kosten zu reduzieren – etwa durch Predictive Maintenance bzw. bedarfsgerechte Wartung. Für eine bedarfsgerechte Wartung sind allerdings immer Informationen über die einzelnen Kühlgeräte und der äußeren Umgebungsbedingungen notwendig. Ein typisches Beispiel ist der Austausch eines Lüfters, bevor ein Defekt auftritt und im schlechtesten Fall nicht nur das Kühlgerät, sondern die gesamte Anlage ausfällt. Liegen Informationen über die Laufzeit, die erwarteten und tatsächlichen Drehzahlen im Vergleich und der Stromaufnahme des Lüfters vor, können Rückschlüsse auf einen schleichenden Defekt bzw. bevorstehenden Ausfall gezogen werden. Dies ermöglicht einen frühzeitigen Austausch der kritischen Komponente und erhöht die Verfügbarkeit der gesamten Anlage. Auch können durch Informationen zu Energieaufnahme, Zuständen von Einzelkomponenten, Umgebungsbedingungen und beispielsweise Verschmutzungsgrad der Filtermatte Optimierungspotenziale für Instandhaltung und Energieeffizienz aufgedeckt und nutzbar gemacht werden. Im Zeitalter von Industrie 4.0 kommt der einfachen und nahtlosen Kommunikation von Informationen zwischen verschiedenen Systemen eine wachsende Bedeutung zu. Die Zeiten, in denen der Instandhaltungstechniker mit Klemmbrett und Kugelschreiber von Kühlgerät zu Kühlgerät gegangen ist, um Informationen zu sammeln, gehören in modernen Betrieben der Vergangenheit an, wenn sie den Anwendern jederzeit einfach zur Verfügung stehen.

Bild 2 | In RiDiag hat der Anwender die wichtigsten Funktionen seines Kühlgeräts im Überblick wie zum Beispiel aktuelle Innen- und Außentemperaturen oder maximale bzw. minimale Verdampfungstemperaturen.

 Vernetzung jetzt möglich

So hat Rittal seine Klimatisierungslösungen mit umfangreichen Kommunikationsmöglichkeiten ausgestattet. Über das neue IoT Interface, das zur Automatisierungsmesse SPS IPC Drives 2017 erstmalig vorgestellt wird, können die Geräte auch direkt mit übergeordneten Systemen kommunizieren und mit kundeneigenen Monitoring- und Energiemanagementsystemen vernetzt werden. So lassen sich Gerätedaten permanent auswerten, wie z.B. die Schaltschrankinnen- und außentemperatur sowie die Verdampfer- und Verflüssigertemperatur. Ebenso transparent sind Daten zu Laufzeiten von Kompressor, Innen- und Außenlüfter sowie Daten zu Auslastung, Meldungen und Geräteeinstellungen. Anlagenbetreiber können somit frühzeitig mögliche Fehlfunktionen frühzeitig erkennen und erhöhen dadurch die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit ihrer Anlagen. Die Bereitstellung von aktuellen Betriebsdaten und -zuständen beschleunigt zudem die Prozesse in der Instandhaltung. Als Protokolle werden OPC-UA, Profinet, SNMP, Modbus TCP und CAN Open unterstützt. Dies ermöglicht die Klimatisierungslösungen in IoT-Anwendungen einzubinden und eröffnet den Weg zu neuen Anwendungen und smarten Serviceleistungen. Die Informationen aus den Geräten können etwa auch in cloudbasierten Systemen für umfangreiche Analysen verwendet werden.

Predictive Maintenance und Data Analytics

Wie zukünftige Industrie 4.0-Anwendungen wie Predictive Maintenance und Data Analytics aussehen können, zeigte Rittal bereits auf der diesjährigen Hannover Messe im Zusammenspiel mit Siemens MindSphere und IBM Watson IoT. Der erste Use Case zeigte die Einbindung der Industrie 4.0-fähigen Rittal-Geräte in Siemens MindSphere. Mit diesem cloudbasierten, offenen IoT (Internet of Things)-Betriebssystem können Anwender eigene Industrie 4.0-Applikationen entwickeln. Desweiteren können mit Siemens MindSphere große Datenmengen skalierbar erfasst und analysiert werden, um so Smart-Factory-Applikationen in den Bereichen vorausschauende Wartung, Energiedaten-Management oder Ressourcenoptimierung zu realisieren. Beispielhaft wurden Anwendungen zu Predictive Maintenance durch gezielte Datenanalyse vorgestellt. Mit der bedarfsgesteuerten Wartung lassen sich im Vergleich zur intervallgetriebenen Wartung Kosten senken und gleichzeitig die Verfügbarkeit erhöhen. Auch eine Routenoptimierung für die Instandhaltung, die bei Anlagen mit einer großen installierten Geräteanzahl Vorteile bietet, ist Bestandteil der vorgestellten Lösung. Der Mitarbeiter aus der Instandhaltung vermeidet damit unnötige Wege. Da die Daten aus dem Gerät auf der IoT-Plattform stets aktuell zur Verfügung stehen, kann der Mitarbeiter im Falle einer Störung auch gleich das passende Ersatzteil mitbringen. Der zweite Use Case zeigte die Analyse der Daten auf der cloudbasierten Data-Analytics-Anwendung IBM Watson IoT. Die Watson-Architektur ist darauf ausgelegt Informationen schnell zu verarbeiten. Ziel ist es, mit lernenden Systemen die stetig wachsenden Datenmengen genauer zu analysieren und bessere Antworten auf unterschiedlichste Fragestellungen zu finden. Die Nutzung der Daten wurde am Beispiel einer Maschine in der Rittal-Produktion in Rittershausen demonstriert. Eine effizientere Instandhaltung und hohe Ausfallsicherheit lassen sich über derartige Data-Analytics-Anwendungen erreichen. Die Vorteile für den Kunden sind unter anderem höhere Maschinenverfügbarkeit und optimierte Wartungskosten. Auch neue Geschäftsmodelle – etwa Smart Maintenance Contracts – sind eine Möglichkeit, die sich durch die neuen Technologien eröffnet.

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