MQTT vs OPC UA: Maschinendaten in IT-Systeme bringen
Wie sich MQTT und OPC UA in Kommunikationsmodell, Datenbeschreibung und Sicherheit unterscheiden und welche Geräte von ICP DAS welches Protokoll unterstützen.
So binden Sie einen unbemannten Standort per 4G an: ausgehende Verbindungen oder VPN, Versorgung, Alarme, Offline-Pufferung und passende ICP DAS Geräte.
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Pumpstationen, Hochbehälter und Maschinen bei Kunden haben oft Strom, aber keinen kabelgebundenen Netzwerkanschluss. Dann ist eine Mobilfunkverbindung der praktikable Weg, um Daten abzuholen und Alarme abzusetzen. Dieser Beitrag beschreibt die 4G-Fernüberwachung eines unbemannten Standorts Schicht für Schicht: was vor Ort läuft, wie die Verbindung aufgebaut wird, wie Sie mit Stromversorgung, Alarmen und Verbindungsabbrüchen umgehen und welche ICP DAS Geräte passen.
Steuerungsentscheidungen gehören an den Standort. Das Abschalten einer Pumpe bei Trockenlauf oder das Einschalten eines Lüfters bei Übertemperatur darf nicht vom Mobilfunknetz abhängen. Die Mobilfunkverbindung dient der Meldung, Überwachung und dem Wartungszugang.
Bei den meisten Mobilfunktarifen erhält die SIM-Karte eine private IP-Adresse hinter dem NAT des Netzbetreibers. Ein zentraler Server kann dann keine Verbindung zum Standort aufbauen, der Standort muss sich also nach außen verbinden. Drei Muster sind üblich:
Machen Sie Modbus TCP oder die Weboberfläche eines Geräts nicht per Portweiterleitung im Internet erreichbar. Modbus TCP hat keine Authentifizierung, sodass jeder, der den Port erreicht, Werte lesen und schreiben kann. Berücksichtigen Sie auch das Datenvolumen: Wer jedes Register einmal pro Sekunde pollt, verbraucht weit mehr Daten als bei Übertragung nur bei Wertänderung oder in festen Intervallen.
Planen Sie für einen Netzausfall. Werden Controller und Router aus einer DC-Versorgung mit Akkupufferung gespeist, kann der Standort den Ausfall noch melden und weiter protokollieren. Legen Sie das Signal „Netz OK“ auf einen Digitaleingang, damit der Ausfall selbst zum Alarm wird.
Montieren Sie die Antenne außerhalb von Metallschränken und prüfen Sie die Signalqualität am tatsächlichen Einbauort. Schaltschränke in direkter Sonne werden heiß, gleichen Sie daher den Betriebstemperaturbereich jeder Komponente mit den Bedingungen vor Ort ab.
Für solarversorgte Standorte bietet der stromsparende PAC G-4510 einen integrierten Solarladeregler für einen 12-V-Bleiakku, Tiefentladeschutz und ein optionales 4G-Modemmodul; die angegebene Stromaufnahme im Tiefschlaf liegt unter 10 mA bei 12 VDC. Es handelt sich um eine programmierbare MiniOS7-Steuerung, nicht um ein per Browser konfiguriertes Gerät.
Planen Sie mindestens zwei Alarmwege. E-Mail und MQTT benötigen eine funktionierende Datenverbindung. SMS ist nicht auf eine Datensitzung angewiesen und eignet sich daher gut als zweiter Weg für kritische Alarme.
Das zentrale System sollte außerdem Funkstille erkennen: Hat sich ein Standort innerhalb einer festgelegten Zeit nicht gemeldet, wird ein Kommunikationsalarm ausgelöst.
Protokollieren Sie Messwerte lokal mit Zeitstempel und senden Sie die gespeicherten Daten nach Wiederherstellung der Verbindung nach, damit die zentrale Datenbank lückenlos bleibt. Synchronisieren Sie die Geräteuhren per SNTP, damit die Zeitstempel verschiedener Standorte vergleichbar sind.
WISE-5231M-4GE und WISE-2841M-4GE sind Edge-Controller mit einem 4G-Modem für die EMEA-Frequenzbänder (LTE FDD B1, B3, B5, B7, B8 und B20 sowie 3G WCDMA). Sie führen IF-THEN-ELSE-Regeln aus, protokollieren Daten auf einer integrierten 32-GB-microSD-Karte, publizieren per MQTT mit SSL und versenden Alarme per E-Mail und SMS. Beide lesen I/O-Module über RS-485 und Modbus TCP, akzeptieren 12 bis 48 VDC und arbeiten von -25 bis +75 °C. WISE-2841M-4GE bietet zusätzlich VPN, HTTPS, SFTP/FTPS und SNMP v3.
PMC-5231M-4GE ist ein Datenkonzentrator für Energiezähler mit denselben EMEA-Bändern. Er liest Modbus-Energiezähler von ICP DAS, protokolliert auf microSD und sendet Logdateien automatisch nach, sobald die Netzwerkverbindung wiederhergestellt ist.
GRP-540M-4GE ist ein Gateway von Ethernet, seriell und CAN auf 4G mit Router- und Port-Mapping-Funktionen und den LTE-Bändern B1, B3, B5, B7, B8 und B20.
Jedes ICP DAS Gerät mit Ethernet-Anschluss lässt sich auch hinter einem handelsüblichen industriellen 4G-Router betreiben. Kommunikationsserver der UA-Serie wie der UA-5231M erfassen Modbus-Daten, stellen OPC UA und MQTT bereit, enthalten einen OpenVPN-Client und übertragen nach einer Offline-Phase die Daten an die entfernte Datenbank nach. I/O-Module der Serie ET-2200 wie das ET-2217 publizieren direkt an einen MQTT-Broker.
IoTstar läuft auf einem Windows-Server oder einer virtuellen Maschine in einer Public Cloud. Die Software bietet Fernwartung und Firmware-Updates für WISE-, PMC- und PMD-Controller, importiert Echtzeit- und historische Daten in MS SQL, MySQL oder Oracle und stellt Dashboards mit einer Alarm-Ereignisliste bereit. Externe Antennen wie die ANT-421-05, eine 4G-LTE-Antenne mit SMA-Anschluss, vervollständigen die Installation.
Mobilfunkvarianten und Frequenzbänder unterscheiden sich je nach Region, und mehrere Mobilfunkmodelle von ICP DAS werden nur in bestimmten Märkten vertrieben. Klären Sie die Verfügbarkeit für Ihr Land mit dem Vertrieb, bevor Sie das Konzept festlegen.
Senden Sie uns eine Beschreibung Ihrer Standorte, Signale und Ihres zentralen Systems, und unser technischer Vertrieb schlägt Ihnen einen passenden Aufbau vor.
The PET-7017-10 is a PoE-powered Ethernet analog input module for engineers who need voltage or current measurement on a networked I/O node. Its inputs can be set as 10 differential or 20 single-ended channels in software, and each channel can be given its own range, so one module can serve mixed sensor types on the same network.Each channel offers a choice of voltage ranges from ±150 mV to ±10 V and current ranges of ±20 mA, 0 ~ 20 mA and 4 ~ 20 mA, selected with jumpers. Resolution is 16-bit, and the module has two sampling modes: normal mode at 10 Hz total and fast mode at 50 Hz total. Open wire detection is available for 4 ~ 20 mA inputs, and differential channels are rated for 240 Vrms overvoltage protection.Configuration and monitoring are handled through a built-in web server with Web HMI, and the module supports Modbus TCP and Modbus UDP. Access is controlled by ID, password and IP filter. The unit is powered either from PoE (IEEE 802.3af, Class 1) or from a +12 ~ +48 VDC terminal block, and it mounts on a DIN rail.ApplicationsBuilding automationFactory automationMachine automationRemote maintenanceRemote diagnosisTesting equipment
The ANT-115-03-2 CR is a GPS/Glonass antenna with a magnetic mount base, designed to be fixed quickly to a metal surface and connected to a receiver through its 5 m cable. It covers the GPS band at 1575.42±5 MHz and the Glonass band at 1610±8 MHz, with a stated gain of 4.5 dBi.The antenna ends in an SMA male (plug) connector, so it suits equipment fitted with an SMA female socket. It is rated for an operating temperature of -40°C to +80°C and a storage temperature of -45°C to +85°C, and weighs 75 g.Compliance is stated as RoHS and WEEE. The CR suffix in the ordering code is the only variant indicator given, so check the ordering information before specifying this part.ApplicationsGPS and Glonass signal reception
ANT-124-03 is a 3 dBi omni-directional dipole antenna for 2.4 GHz wireless links. Its RP-SMA male plug connector suits equipment with an RP-SMA female socket, and its 2.4 to 2.5 GHz band coverage matches the 2.4 GHz range.The antenna measures φ13 x 136 mm and weighs 17 ± 2 g, so it can be mounted without adding significant bulk or load. It is rated for an operating temperature range of -30 °C to +85 °C, which suits installations exposed to wide ambient swings.Carries RoHS and WEEE certifications.ApplicationsOmni-directional 2.4 GHz wireless links
The ANT-124-05 is a 5 dBi omni-directional dipole antenna for 2.4 GHz wireless links. It terminates in an RP-SMA male plug, so it attaches directly to equipment with a matching reverse-polarity SMA socket.Why choose it: the antenna covers the 2.4 to 2.5 GHz band and is rated for an operating temperature of -30 °C to +85 °C, which suits outdoor-facing or enclosed installations where the wider temperature range matters.Dipole element, 5 dBi gainDimensions φ13 x 196 mm, weight 23 ± 2 gListed as RoHS and WEEE compliantApplications2.4 GHz wireless links on equipment with an RP-SMA socket
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Wie die im Browser konfigurierten IF-THEN-ELSE-Regeln auf WISE-Modulen lokale Logik, Datenaufzeichnung und Alarme übernehmen – mit Beispiel und Grenzen.
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