Lokale Logik und Alarme ohne SPS: IF-THEN-Regeln auf WISE-Modulen

Viele Überwachungsaufgaben brauchen nur ein wenig Logik: einen Lüfter einschalten, wenn die Temperatur steigt, einen Alarm senden, wenn eine Tür offen bleibt, eine Pumpe abschalten, wenn der Füllstand zu niedrig ist. Eine SPS kann das, braucht aber eine Programmiersoftware und jemanden, der das Programm pflegt. ICP DAS WISE-Module arbeiten stattdessen mit IF-THEN-Regeln, die im Webbrowser konfiguriert werden. Dieser Artikel erklärt, wie die Regel-Engine funktioniert, zeigt ein durchgerechnetes Beispiel, behandelt Datenaufzeichnung und Benachrichtigungen und beschreibt, wo die Grenzen im Vergleich zu einer SPS liegen.

So funktionieren die IF-THEN-Regeln von WISE

Jedes WISE-Modul hat eine integrierte Weboberfläche. Sie öffnen sie im Browser, legen die Regeln auf Webseiten an und speichern sie im Modul, wo sie ausgeführt werden. Ein Programmierwerkzeug oder zusätzliche Software ist nicht nötig. Jede Regel besteht aus drei Teilen:

• IF: eine Bedingung, zum Beispiel ein Analogwert über einem Grenzwert, der Zustand eines Digitaleingangs oder ein abgelaufener Timer.
• THEN: was geschieht, wenn die Bedingung erfüllt ist, zum Beispiel einen Ausgang schalten, einen Timer starten, ein internes Register ändern oder eine E-Mail senden.
• ELSE: eine optionale Aktion, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist.

Neben den I/O-Kanälen können die Regeln Timer, interne Register und Rezepturfunktionen nutzen; über Zeitpläne lassen sich Regeln zu festgelegten Zeiten ausführen. Die Edge-Controller bieten zusätzlich mathematische Operationen. Die Module können CGI-Befehle an IP-Kameras und andere Netzwerkgeräte senden, sodass eine Regel eine Aktion in einem anderen Gerät auslösen kann.

Beispiel: ein unbesetzter Technikraum

Ein WISE-7526M überwacht einen kleinen Technikraum. Er hat 6 Analogeingänge, 2 Digitaleingänge, 2 Digitalausgänge und 2 Analogausgänge und wird über PoE versorgt. Die Signale sind wie folgt verdrahtet: AI0 Raumtemperatur (Messumformer 4 bis 20 mA), AI1 Luftfeuchte, DI0 Türkontakt, DI1 USV-Alarmkontakt, DO0 zusätzlicher Kühllüfter, DO1 Warnleuchte. Die Grenzwerte sind der Lesbarkeit halber in °C angegeben; eingetragen werden sie als die Eingangswerte, die dem Messbereich des Messumformers entsprechen.

Die Regeln 1 und 2 arbeiten mit zwei Schwellwerten, damit der Lüfter nicht um einen einzelnen Wert herum ständig ein- und ausschaltet. Die Regeln 5 bis 8 nutzen Timer als Verzögerung, damit eine kurz für Wartungsarbeiten geöffnete Tür oder ein kurzes USV-Ereignis keine E-Mail auslöst. Prüfen Sie, wie sich das Modul verhält, solange eine Bedingung erfüllt bleibt, damit ein anstehender Alarm nicht das Postfach flutet. Parallel dazu veröffentlicht das Modul seine Werte per MQTT an einen zentralen Broker für ein Dashboard.

Ein Punkt aus der Praxis: Die I/O-Module WISE-7100 und WISE-75xxM senden E-Mails ohne SSL. Viele Maildienste akzeptieren nur verschlüsselte Verbindungen; planen Sie daher ein lokales Mail-Relay ein oder verwenden Sie einen WISE-Edge-Controller, der E-Mail mit SSL unterstützt.

Datenaufzeichnung und Benachrichtigungen

Für die WISE-I/O-Module (WISE-7100 und WISE-75xxM) ist kein Datenlogger angegeben. Sie stellen ihre Werte über Modbus TCP bereit, die Modelle WISE-75xxM zusätzlich über MQTT, sodass ein SCADA-System oder ein Broker den Verlauf aufzeichnet.

WISE-5800 bietet zusätzlich einen Datenlogger mit microSD-Karte. Er zeichnet I/O-Werte ereignisgesteuert oder in festen Intervallen auf und versendet die Dateien per E-Mail oder FTP. Er liest I-7000 Remote-I/O-Module oder Modbus-RTU-Geräte aus.

Die Edge-Controller WISE-5231M, WISE-2241M und WISE-2841M unterstützen eine unbegrenzte Zahl an Regeln, Timern, Zeitplänen und Datenlogger-Sätzen, mit integrierter 32-GB-microSD-Karte. Sie lesen XV-Board-I/O, Module über RS-485 und Modbus-TCP-Geräte aus und übertragen Daten aktiv per MQTT-Publish, Modbus TCP oder SNMP-Trap. Als Benachrichtigungen stehen E-Mail mit SSL, SMS bei den 4G-Modellen und Messenger wie Telegram beim WISE-2841M zur Verfügung. Alle WISE-Edge-Controller arbeiten mit IoTstar für zentrale Überwachung und Fernwartung zusammen.

Welches WISE-Modell passt

Beispiele: WISE-7144 (8 DI, 8 DO), WISE-7105 (8 Thermistoreingänge, 4 DO), WISE-7526M und WISE-7555M (MQTT). WISE-5231M-4GE und WISE-2841M-4GE haben ein integriertes 4G-Modem für die EMEA-Frequenzbänder.

Grenzen im Vergleich zu einer SPS

• Art der Logik. Regeln eignen sich für Schwellwerte, Verriegelungen, Verzögerungen und zeitabhängiges Schalten. Schrittketten mit vielen Schritten, Zustandsautomaten und Regelkreise lassen sich in IEC 61131-3 einfacher umsetzen und pflegen.
• Geschwindigkeit. Die Datenblätter nennen keine Ausführungszeit für Regeln, und die Analogeingänge sind nicht für schnelle Signale ausgelegt: Der WISE-7526M tastet mit insgesamt 10 Samples pro Sekunde ab. Für schnelle Signale und zeitkritische Steuerungen eine SPS oder PAC einsetzen.
• Kapazität. Die I/O-Module haben feste Grenzen von 36 bzw. 72 Regeln. Größere Anwendungen brauchen einen Edge-Controller oder eine PAC.
• Sicherheit. Regeln sind keine Sicherheitsfunktion. Not-Halt und Sicherheitsverriegelungen gehören in festverdrahtete oder zertifizierte Sicherheitstechnik.
• Dokumentation. Regeln lassen sich im Browser leicht ändern – und damit auch leicht ohne Nachweis. Führen Sie eine schriftliche Beschreibung des Regelsatzes.

Sind die Grenzen erreicht, führen die Win-GRAF-PACs von ICP DAS IEC-61131-3-Programme aus, und die Kommunikationsserver der UA-Serie enthalten eine PID-Funktion. Für Netzwerke mit höheren Sicherheitsanforderungen bietet Ethernet-I/O der Serie ETS-7200 wie ETS-7255 ebenfalls IF-THEN-ELSE-Logik, zusammen mit HTTPS und MQTT mit optionalem TLS.

Schicken Sie uns eine Liste Ihrer Signale und der benötigten Logik, und unser technischer Vertrieb schlägt Ihnen ein passendes WISE-Modell oder eine Alternative vor.