Senden Sie SPS-Daten mit Node-RED und Modbus TCP an die Cloud

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Ihre Fabrikhalle mit reibungsloser Effizienz brummt, jede Maschine in Echtzeit sendet und so das Potenzial der vorausschauenden Wartung und Produktionsoptimierung . Keine manuellen Eintragsprotokolle logs . Keine toten Winkel mehr in Ihrer Produktionslinie. Mit Node-RED und MQTT ist dies nicht nur eine futuristische Vision – es ist Ihre Realität, bereit zum Nehmen.

Während die Branchenriesen darum wetteifern, die Cloud-gesteuerte Revolution , haben Sie die Möglichkeit, Ihre Abläufe zu transformieren, direkt zur Hand. Stellen Sie sich Folgendes vor: Daten fließen mühelos von Ihren SPS in die Cloud, werden analysiert und visualisiert, um sofortige Erkenntnisse zu gewinnen, und das alles, während Sie Ihren Morgenkaffee genießen. Es geht nicht nur um Konnektivität; Es geht um Kontrolle, Ermächtigung und die Fähigkeit, sich in einer sich ständig beschleunigenden Industrielandschaft anzupassen. Sind Sie bereit, Ihre Abläufe zu verbessern und Ihr Unternehmen zukunftssicher zu machen? Tauchen Sie ein und lassen Sie uns herausfinden, wie Sie diese Vision in 5 einfachen Schritten .

Einführung

Warum SPS-Daten an die Cloud senden?

Das Senden Ihrer SPS-Daten an die Cloud ist nicht nur ein Trend, sondern eine bahnbrechende Strategie zur Maximierung von Effizienz und Ausfallsicherheit. Bei Ubidots sehen wir das industrielle IoT als Werkzeug für eine intelligentere Entscheidungsfindung rund um vier Schlüsselthemen:

• Produktionsoptimierung : Werksleiter können die Produktion in Echtzeit verfolgen und dabei Kennzahlen wie Overall Equipment Effectiveness (OEE), Qualität und Verfügbarkeit nutzen. Das Verständnis historischer Trends ermöglicht es ihnen, Produktionsparameter zu optimieren, Ausschussraten zu reduzieren und den Kunden sogar Compliance und Effizienz zu demonstrieren.
• Intelligentere Wartung : Ob präventiv oder vorausschauend: IoT ermöglicht es Zuverlässigkeitsmanagern, Ausfälle zu antizipieren, ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren und den reibungslosen Maschinenbetrieb sicherzustellen.
• Energieüberwachung : Oder Energieeffizienz. Die Überwachung des Energieverbrauchs in Echtzeit in wichtigen Prozessen hilft, Möglichkeiten zur Kosteneinsparung aufzudecken und den Energieverbrauch zu optimieren. Zu wissen, wo und wie Energie verbraucht wird, ermöglicht ein intelligenteres Kostenmanagement und steigert die Nachhaltigkeit.
• Umweltüberwachung : Durch die Überwachung von Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität wird sichergestellt, dass Fabriken die Vorschriften einhalten und sicher arbeiten. Dies trägt auch dazu bei, Bereiche zu identifizieren, in denen die Bedingungen verbessert werden können, wodurch die Auswirkungen auf die Umwelt verringert und das Wohlbefinden der Arbeitnehmer erhöht werden.

Nachdem Sie oben Ihren Werttreiber identifiziert haben, ist es wichtig, die richtigen Tools auszuwählen. Bei der Auswahl Ihres Echtzeit-Überwachungs- und Analyse-Toolkits glauben wir an drei Leitprinzipien:

• Schnelligkeit : Vergessen Sie kostspielige und zeitaufwändige Installationen. Die Anbindung einer ganzen Fabrik mit Tausenden von Sensoren muss effizient und skalierbar sein. Hunderte von Entwicklungsstunden sind keine Option – Sie benötigen Lösungen, die sich schnell verbinden lassen.
• Interoperabilität : Ihre Daten müssen zugänglich und leicht in Drittsysteme integrierbar sein. Stellen Sie sich eine Maschine vor, die in Ihrem CMMS einen automatisierten Wartungsauftrag auslöst. Sowohl am Edge als auch in der Cloud sollten die Daten reibungslos fließen.
• Flexible und dennoch zuverlässige Tools : Bewährte Tools sind entscheidend, um Ihre Datenübertragungen sicher und zuverlässig zu gewährleisten. Aber genauso wichtig ist Flexibilität. Durch die Wahl von Standardprotokollen und offenen Schnittstellen wird IoT Lösung

Vor diesem Hintergrund Node-RED und MQTT als zuverlässige und skalierbare Lösung für die Datenübertragung aus, die Ihre intelligenten Fertigungsprojekte .

Wie sende ich SPS-Daten an die Cloud?

Hier sind drei gängige Möglichkeiten, SPS-Daten an die Cloud zu senden, die jeweils für unterschiedliche Szenarien geeignet sind:

1. Direkt von der SPS zur Cloud

Einige SPSen, wie die S7-SPS von Siemens , können eine Verbindung zur Cloud herstellen, ohne dass ein externes gateway . CP 1543-1 oder CP 1243-7 beispielsweise über internetfreundliche Protokolle mit Cloud-Plattformen interagieren. Diese direkte Verbindung vereinfacht die Einrichtung und minimiert den Hardwarebedarf. Allerdings sind dafür ein SPS-Modell und -Modul erforderlich, die Cloud-Kommunikationsprotokolle unterstützen – ganz zu schweigen von den zusätzlichen Kosten; Eine CP-Einheit von Siemens liegt über der $ -Marke.

2. Über ein IoT Gateway , von der SPS (Dieser Artikel)

Für eine breitere Palette von SPS dient ein IoT gateway als Brücke zur Cloud. Durch die Offenlegung von SPS-Registern über das Modbus-Protokoll das gateway wichtige Datenpunkte – wie Sensorwerte und Betriebsstatus – lesen, bevor es sie mithilfe eines Protokolls wie MQTT .

Ein großer Vorteil dieses Ansatzes ist die Skalierbarkeit. Bei Ansatz 1 sind Sie auf das Senden von Daten von einer einzelnen SPS beschränkt. IoT gateway jedoch mit nur einem gateway mehreren SPS im selben Netzwerk abfragen . Dieses Setup bietet eine kostengünstige, skalierbare Lösung für eine Vielzahl von SPS-Modellen, auch solche ohne native Cloud-Funktionen. Durch die Konfiguration eines neuen Endpunkts für jede SPS wird eine ordnungsgemäße Datenerfassung und Kommunikation sichergestellt.

3. Über ein IoT Gateway vom HMI

In Fällen, in denen es unpraktisch ist, die Kontaktplanlogik der SPS zu ändern, kann die Verbindung mit der HMI-Schnittstelle eine effektive Lösung sein. Viele Fabriken verwenden bereits HMIs, um SPS-Daten in Echtzeit anzuzeigen. Durch die Verbindung des IoT gateway mit der HMI statt direkt mit der SPS können Sie dennoch wertvolle Daten abrufen, ohne die Programmierung der SPS zu ändern. Dieser Ansatz gewährleistet eine nahtlose Cloud-Integration, auch bei Legacy-Systemen.

In diesem Artikel befassen wir uns mit dem zweiten Ansatz: Senden von Daten über ein IoT gateway mithilfe von Modbus, Node-RED und MQTT . Diese Methode bietet Flexibilität, Skalierbarkeit und Kompatibilität mit einer breiten Palette von Industriegeräten und ermöglicht eine Echtzeitüberwachung mit minimaler Unterbrechung bestehender Setups.

Die Grundlagen von Node-RED und MQTT verstehen

Was ist Node-RED?

Node-RED ist ein leistungsstarkes Open-Source-Programmiertool zur Verbindung von IoT , APIs und Onlinediensten. Aber das Beste daran: Es verwendet eine visuelle Drag-and-Drop-Oberfläche, die auch Nicht-Programmierer schnell verstehen können. Anstatt komplexe Codezeilen zu schreiben, verbinden Sie Knoten in einem flussbasierten Modell. Dies macht die Erstellung von Automatisierungslösungen schneller, intuitiver und unglaublich skalierbar.

Wo kann Node-RED ausgeführt werden? Überall dort, wo genügend Rechenleistung vorhanden ist. Für industrielle IoT Anwendungen sind gateway mit robusten CPUs ideal. Diese Geräte sitzen am Rande des Netzwerks, sammeln Daten von Maschinen und verarbeiten sie effizient, bevor sie sie an die Cloud senden. Dies ist in Edge-Computing- Umgebungen von entscheidender Bedeutung und gewährleistet Echtzeit-Reaktionsfähigkeit, minimale Latenz und hohe Netzwerkzuverlässigkeit .

MQTT: Leichtes, effizientes Protokoll für IoT

Wenn Node-RED das Gehirn ist, ist das MQTT-Protokoll das Nervensystem, das Daten schnell und zuverlässig überträgt. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein leichtes Messaging-Protokoll, das speziell für die Hochleistungsanforderungen des IoT . Es ist schlank, effizient und eignet sich hervorragend für das Versenden kleiner Datenpakete, wodurch es sich perfekt für Szenarien eignet, in denen die Bandbreite oder der Stromverbrauch begrenzt sind.

Vorteile gegenüber herkömmlichen Protokollen wie TCP oder HTTP:

• Minimaler Overhead : Im Gegensatz zum schweren und komplexen HTTP-Protokoll verbraucht MQTT weniger Ressourcen, was eine schnellere Datenübertragung und einen geringeren Stromverbrauch bedeutet.
• Zuverlässigkeit : Es gewährleistet die Nachrichtenübermittlung auch in unzuverlässigen Netzwerken und ist daher die bevorzugte Wahl für geschäftskritische Anwendungen.
• Sicherheit : MQTT unterstützt robuste Sicherheitsfunktionen, einschließlich TLS-Verschlüsselung und Client-Authentifizierung, um Daten auf dem Weg vom Edge in die Cloud zu schützen.

In Kombination Node-RED und MQTT zu einem Kraftpaket für effiziente, skalierbare Datenübertragung. Diese Kombination hat sich schnell zum Standard für IoT Implementierungen und ermöglicht Echtzeitkommunikation und datengesteuerte Entscheidungen.

Lassen Sie uns als Nächstes untersuchen, wie Sie Ihr System so einrichten, dass Modbus TCP-Daten Ubidots gesendet werden .

Anforderungen

Bevor wir uns mit der schrittweisen Einrichtung befassen, stellen wir sicher, dass Sie über alles verfügen, was Sie zum nahtlosen Senden von SPS-Daten an die Cloud benötigen. Folgendes benötigen Sie:

• Eine SPS, die für die Offenlegung von Daten als Modbus-Server konfiguriert ist : In diesem Handbuch arbeiten wir mit einer Siemens S7-SPS , die als Modbus-TCP-Server konfiguriert ist.
• Ein PC oder IoT Gateway : Sie benötigen ein Gerät mit mindestens 512 MB RAM und einem 1-GHz-Prozessor. Dies kann ein Standard-PC oder ein industrielles IoT gateway . Das gateway die Modbus TCP-Konfiguration unterstützen Node-RED-Flows ausführen können .
• Ein Cloud-MQTT-Dienst : Zum Senden und Visualisieren Ihrer Daten benötigen Sie eine zuverlässige Cloud-Plattform. Wir werden Ubidots , das eine einfache, aber leistungsstarke Schnittstelle für den Umgang IoT Daten bietet. Ubidots erleichtern den Aufbau einer effizienten Kommunikation zwischen Ihren Geräten und der Cloud.

Wenn diese Komponenten vorhanden sind, können Sie Daten aus Ihrer SPS extrahieren und zur Echtzeitüberwachung und -analyse in die Cloud übertragen.

Schritt 1: Node-RED installieren

Lassen Sie uns Node-RED installieren und einsatzbereit machen. Der Installationsvorgang variiert je nach Betriebssystem. Befolgen Sie daher je nach Setup die folgenden Anweisungen:

• Linux Debian-basierte Betriebssysteme (einschließlich Ubuntu) : Der einfachste Weg, Node-RED zu installieren, ist die Verwendung des offiziellen Installationsskripts, das Sie hier .
• Windows-Benutzer : Das Einrichten von Node-RED unter Windows ist unkompliziert, erfordert jedoch ein paar zusätzliche Schritte. hier die offizielle Anleitung zur Node-RED-Installation .

Sobald Sie Node-RED erfolgreich installiert haben, öffnen Sie Ihren bevorzugten Webbrowser und geben Sie Folgendes ein:

• Lokaler Zugriff : http://localhost:1880
• Fernzugriff : http:// :1880

Wenn Node-RED ordnungsgemäß läuft, werden Sie mit seiner intuitiven Benutzeroberfläche begrüßt. Zeit, anzufangen!

Schritt 2: Verwenden des Pakets „node-red-contrib-modbus“ zum Sammeln von SPS-Daten

2.1 Paketinstallation

Öffnen Sie das „Palette verwalten“ in Node-RED, suchen Sie nach „modbus“ und installieren Sie das „node-red-contrib-modbus“ . Dadurch erhalten Sie Zugriff auf Knoten, die für die Modbus-TCP -Kommunikation ausgelegt sind, und ermöglichen so eine nahtlose Interaktion mit Ihrer SPS.

Suchen Sie auf der Registerkarte „Installieren“ nach „modbus“ und installieren Sie das Paket „node-red-contrib-modbus“:

Nach erfolgreicher Installation sollten Sie die Modbus-Knoten im linken Bereich der Hauptoberfläche von Node-RED sehen können:

2.2 Einrichten des Modbus TCP-Clients

Sie einen Modbus-Leseknoten in den Arbeitsbereich und doppelklicken Sie darauf, um seine Einstellungen anzuzeigen. Klicken Sie dann auf das Stiftsymbol, um die Modbus- Client -Konfiguration zu bearbeiten:

Geben Sie diese Parameter ein:

• Name: Dies ist nur ein Name für den Knoten in Knotenrot. Wählen Sie daher einen Namen, der Ihnen hilft, diesen Knoten besser zu identifizieren.
• Host: Dies ist die IP-Adresse Ihrer SPS. Lesen Sie unseren letzten Artikel über die Einrichtung der Siemens S7 1200 als Modbus TCP-Server. Stellen Sie im Siemens-basierten TIA-Portal sicher, dass in den DBs-Attributen der „optimierte Bausteinzugriff“ deaktiviert sein muss. Die Tags müssen beschreibbar und zugänglich sein. In den CPU-Eigenschaften muss „Kein Schutz“ eingestellt sein .
• Typ: Dies ist die Variante des Protokolls, die seriell für Modbus RTU oder TCP für Modbus über TCP sein kann. Nach unserem Beispiel stellen wir es auf TCP ein.

Belassen Sie alle anderen Einstellungen auf ihren Standardwerten oder ändern Sie sie entsprechend Ihren Anforderungen und klicken Sie dann zum Speichern auf die „Hinzufügen “.

2.3 Einrichten des Modbus-Leseknotens

Nach dem Speichern führt Sie Node-RED automatisch zurück zur Modbus-Leseknotenkonfiguration. Stellen Sie die Parameter wie folgt ein:

• Name: Dies ist eine Kennung für diesen Knoten. Wählen Sie einen Namen, der Ihnen hilft, diesen Knoten leicht zu identifizieren.
• FC: Dies ist die Modbus-Funktion, die zur Interaktion mit den SPS-Registern verwendet wird. Da wir Werte aus seinem Halteregister lesen werden, wählen Sie „FC 3: Halteregister lesen“.
• Adresse: Dies ist die Adresse, an der mit dem Lesen der Register aus der SPS begonnen wird. Stellen Sie es entsprechend Ihren Anforderungen ein.
• Menge: Dies ist die Anzahl der zu lesenden Register, beginnend mit der Adresse. Stellen Sie dies entsprechend Ihren Bedürfnissen ein.
• Abfragerate: Dies ist die Häufigkeit, mit der Daten aus den SPS-Registern abgefragt werden. Stellen Sie dies entsprechend Ihren Anforderungen ein.

2.4 Testen der Modbus-Verbindung: Sicherstellen des Datenflusses von der SPS zu Node-RED

Node-Red verfügt über ein Debug-Panel zum Anzeigen der gerade empfangenen Daten. Ziehen wir den Debug-Knoten nach oben und verbinden ihn mit dem Modbus-Leseknoten:

Nachdem Sie den Debug-Knoten hinzugefügt haben, stellen Sie den Flow bereit und sehen Sie sich das Debug-Fenster auf der rechten Seite an. Die SPS-Daten sollten im JSON-Format angezeigt werden:

Glückwunsch! Sie haben Node-Red erfolgreich zum Lesen von Modbus-Daten aus der SPS verwendet. Unser nächster Schritt sollte darin bestehen, die Daten an den Ubidots und ein SCADA dashboard .

Schritt 3: Einrichten des MQTT-Brokers für die Cloud-Kommunikation

Für diesen Leitfaden verwenden wir Ubidots MQTT-Broker , sodass Sie keinen eigenen Cloud-MQTT-Broker einrichten müssen. Ubidots , die integrierten Sicherheitsfunktionen und die umfassenden Visualisierungstools machen es zu einer hervorragenden Wahl, um Ihre industriellen IoT Daten mühelos in die Cloud zu übertragen. Wenn Sie jedoch nach zusätzlichen Optionen suchen, finden Sie hier eine kurze Vergleichstabelle:

Unabhängig von Ihrer Wahl empfehlen wir, für eine sichere Kommunikation immer die TLS-Verschlüsselung und QoS (Quality of Services) auf „2“ für die Lieferung kritischer Daten zu setzen.

Schritt 4: SPS-Daten an die Cloud senden ( Ubidots )

Bevor Sie beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie ein Ubidots -Konto und dann ein Gerät erstellt haben. Kopieren Sie das Gerätetoken, da wir es zur Authentifizierung unserer MQTT-Verbindung verwenden werden:

Jetzt bereiten wir die Nutzlast vor. Ubidots erfordert Daten in einem bestimmten JSON-Format . Um unsere SPS-Daten entsprechend zu strukturieren, verwenden wir einen Funktionsknoten.

1. Ziehen Sie einen Funktionsknoten : Legen Sie den Funktionsknoten in Ihrem Node-RED-Arbeitsbereich ab. Verbinden Sie diesen Knoten nach Bedarf mit Ihren vorhandenen Modbus-Datenknoten.

2. Bearbeiten Sie den Funktionsknoten : Doppelklicken Sie auf den Funktionsknoten und fügen Sie den folgenden Code in den Editor ein. Dieser Code fügt den festen Registerwerten der SPS eine Zufallszahl hinzu und führt so zu einer gewissen Variabilität in unseren Diagrammen:

const randomInt = Math.floor(Math.random() * 10) + 1; msg.payload = { "level1": { "value": msg.payload.data[0] + randomInt, }, "Pressure": { "value": msg.payload.data[1] + randomInt, }, " level2": { "value": msg.payload.data[2] + randomInt, } }; Rückgabenachricht;
  

3. Klicken Sie auf Fertig, um Ihre Konfiguration zu speichern.

Jetzt ist es an der Zeit, diese Daten mithilfe von MQTT an Ubidots zu senden.

4. Fügen Sie einen MQTT-Out-Knoten hinzu : Suchen Sie nach dem MQTT-Out-Knoten und legen Sie ihn im Arbeitsbereich ab. Verbinden Sie es mit dem Funktionsknoten, den Sie gerade konfiguriert haben.

5. Konfigurieren Sie den MQTT-Out-Knoten : Doppelklicken Sie auf den MQTT-Out-Knoten. Klicken Sie auf das Stiftsymbol, um eine neue MQTT-Serverkonfiguration zu erstellen.

6. Auf der Registerkarte „Verbindung“ :

• Stellen Sie den Server auf „mqtt:// industrial.api“ ein. ubidots .​

Belassen Sie die anderen Einstellungen als Standard oder passen Sie sie entsprechend Ihren Anforderungen an.

7. Legen Sie Sicherheitsanmeldeinformationen fest:

• Wechseln Sie zur Registerkarte Sicherheit .
• Fügen Sie im Feld „Benutzername“ das Geräte-Token Sie zuvor von Ubidots .
• Klicken Sie auf „Hinzufügen/Aktualisieren“, um diese Einstellungen zu speichern.

Sobald Sie wieder auf dem Hauptkonfigurationsbildschirm sind:

8. Legen Sie das Thema fest : Fügen Sie im Feld „Thema“ Folgendes ein: „/v1.6/devices/“ `. Ersetzen Sie ` ` mit Ihrem tatsächlichen Geräteetikett von Ubidots .

9. Klicken Sie auf „Fertig“ und stellen Sie Ihren Flow bereit.

Wenn alles bereitgestellt ist, sollten Sie sehen, dass Daten an Ubidots fließen. Gehen Sie zu Ihrem Ubidots Konto und Ihr Gerät sollte jetzt mit Echtzeit-Datenaktualisierungen sichtbar sein. Zeit, zuzusehen, wie Ihre Diagramme zum Leben erwachen!

Schritt 5: Erstellen von Echtzeit-SPS- Dashboards in Ubidots

Da unsere Daten nun auf einem Ubidots -Gerät gespeichert sind, ist es an der Zeit, diese Rohinformationen in eine dynamische SCADA Visualisierung umzuwandeln. Erstellen wir ein einfaches dashboard zur Überwachung unseres Industrieprozesses, bei dem Tank-1 und Tank-2 durch eine Pumpe verbunden sind, die Flüssigkeit mit einem bestimmten Druck bewegt.

Erstellen cloudbasierter SCADA Dashboards

Gehen Sie zur dashboard Ansicht in Ihrem Ubidots -Konto. Klicken Sie auf das „+“-Symbol in der oberen rechten Ecke, um ein neues SCADA Widget hinzuzufügen:

Sie können auch andere Knoten wie Schaltflächenknoten und Funktionsknoten für die JSON-Konvertierung integrieren, um die Funktionalität Ihres dashboard zu verbessern.

Hinweis: Diese Funktion ist nur mit einer Industrielizenz verfügbar.

Wählen Sie das SCADA Widget aus und hängen Sie alle Variablen an, die Sie im vorherigen Schritt definiert haben. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf Speichern .

Jetzt ist es an der Zeit, Ihr dashboard zu entwerfen. Wenn Sie mit dem SCADA -Editor noch nicht vertraut sind, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um sich mit dem hier bereitgestellten Einführungsleitfaden vertraut zu machen. Beginnen Sie mit dem Ziehen und Platzieren wichtiger Elemente wie Tanks, Pumpen, Füllstandsanzeigen und Rohrleitungen, wie im Bild unten gezeigt.

Beschriften Sie alles deutlich: Tank-1, Tank-2, Pumpendruck und Flüssigkeitsstände. Verbinden Sie jedes Widget mit dem entsprechenden Daten-Tag und konfigurieren Sie die visuellen Eigenschaften Ihrer Füllstandsanzeigen, Rohrleitungen und Pumpen. Stellen Sie sicher, dass Ihr Layout sowohl funktional als auch intuitiv ist.

Sobald Ihr SCADA dashboard Design fertig ist, klicken Sie auf das „Speichern“ . Kehren Sie zur Haupt dashboard Ansicht zurück. Voila! Ihr Echtzeit- SCADA dashboard ist jetzt live und zeigt den Datenfluss von Ihrer SPS über Modbus und MQTT an, orchestriert von Node-RED. SCADA von Ubidots verfügt über eine umfangreiche Bibliothek mit Standardsymbolen, die häufig in industriellen Umgebungen verwendet werden. Darüber hinaus können Sie benutzerdefinierte Symbole erstellen, um Ihre Visualisierung an Ihre Bedürfnisse anzupassen und so komplexe und präzise SCADA Ansichten zu ermöglichen.

Anpassen von Dashboards : Verwenden weiterer Visualisierungen zur Überwachung von SPS-Datentrends

Ubidots bietet eine Vielzahl von Widgets, um Ihre dashboards über SCADA hinaus zu bereichern. Nutzen Sie Liniendiagramme zur Verfolgung historischer Trends, radiale Messgeräte für intuitive Messwerte und Heatmaps zur Visualisierung großer Datensätze. Jedes Widget kann so angepasst werden, dass es genau die Informationen anzeigt, die Sie benötigen, sodass Sie auf einen Blick umsetzbare Einblicke in Ihre Abläufe gewinnen. Experimentieren Sie mit Farben, Beschriftungen und Layouts, um Ihr dashboard sowohl optisch ansprechend als auch hochfunktional zu gestalten.

Warnungen und Benachrichtigungen: Richten Sie Warnungen für kritische Metriken ein

Datenvisualisierung ist unerlässlich, aber die Magie liegt in der proaktiven Alarmierung. Mit der Events Engine von Ubidots können Sie Benachrichtigungen für kritische Schwellenwerte einrichten. Müssen Sie benachrichtigt werden, wenn der Flüssigkeitsstand in Tank-1 zu stark absinkt oder der Pumpendruck ansteigt? Konfigurieren Sie Benachrichtigungen per SMS, E-Mail, Sprachanruf, WhatsApp, Telegram oder sogar Webhooks zur Integration in externe Systeme. Diese Warnungen stellen sicher, dass Sie immer auf dem Laufenden sind und helfen Ihnen, kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden und eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten.

Best Practices für PLC-Datensicherheit und Compliance

Sichern von Daten während der Übertragung mit TLS für MQTT

Wenn Sie Ihr Setup testen, ist es der Einfachheit halber in Ordnung, die Verschlüsselung zu überspringen. In einer Produktionsumgebung ist die Verwendung der TLS-Verschlüsselung nicht verhandelbar. TLS verschlüsselt Daten auf dem Weg von Ihrer SPS in die Cloud und macht sie so für neugierige Blicke in Ihrem Netzwerk unlesbar. Beim Schutz von Daten während der Übertragung geht es nicht nur um bewährte Verfahren, sondern auch um die Einhaltung strenger Sicherheitsstandards.

Aber die Verschlüsselung hört hier nicht auf. IT-Abteilungen erwarten von Ihnen, dass Sie dafür sorgen, dass die Daten auch in der Cloud sicher sind. Dies bedeutet eine Verschlüsselung im Ruhezustand , bei der die auf Servern gespeicherten Daten verschlüsselt bleiben. Unabhängig davon, ob Sie einen selbst gehosteten MQTT-Broker oder einen Cloud-Anbieter wie Ubidots , stellen Sie sicher, dass diese Informationen jederzeit verfügbar sind. Dies ist ein entscheidender Teil der Gewinnung interner Sponsoren und des Nachweises, dass Ihre Datenpipeline von Anfang bis Ende sicher ist.

Verwalten von Berechtigungen und Zugriffskontrolle für SPS- und Cloud-Daten

Die granulare Zugangskontrolle ist eine weitere Säule der IoT Sicherheit. Ubidots vereinfacht dies durch rollenbasierte Authentifizierung IoT Projekte in separate Organisationen segmentieren können Jede Organisation kann über eigene dashboards , Geräte, Endbenutzer und Warnungen verfügen. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie mehrere Einrichtungen oder Kunden verwalten, da so sichergestellt wird, dass nur autorisierte Benutzer Zugriff auf bestimmte Daten haben.

Sie können auch benutzerdefinierte Berechtigungsrollen festlegen. Müssen Sie einschränken, wer dashboards bearbeiten oder Geräte verwalten kann? Kein Problem. Ubidots deckt alles ab, zusammen mit Funktionen, die IT-Teams lieben, wie Sitzungsablauf und strenge Passwortrichtlinien. Mit diesen Optionen ist es einfach, Zugänglichkeit und Sicherheit in Einklang zu bringen und selbst die sorgfältigsten IT-Prüfungen zu erfüllen.

Compliance-Überlegungen für die industrielle IoT Datenübertragung

Eine häufige Sorge von IT-Abteilungen ist die Vorstellung, dass Daten die sicheren Grenzen Ihrer Fabrik verlassen und in die Cloud gelangen könnten. Stellen Sie sicher, dass Sie während der Konfiguration die Option „Zugriff mit PUT/GET-Kommunikation vom Remote-Partner zulassen“ aktivieren, um eine nahtlose Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten zu ermöglichen. Ein einfacher, aber sicherer Ansatz, diese Bedenken auszuräumen, ist die Implementierung eines einseitigen Datenflusses: „Daten gehen raus, kommen nie rein.“ Dies bedeutet, dass keine externen Ports offengelegt werden und keine Befehle von der Cloud an Ihre SPS gesendet werden können.

In diesem Handbuch haben wir beispielsweise nur Modbus-Leseknoten verwendet. Wir lesen ausschließlich Daten und schreiben keine Daten zurück in die SPS-Register. Dieses Setup minimiert Schwachstellen und stellt sicher, dass sich Ihre IoT Bereitstellung auf die Datenüberwachung und nicht auf die Fernsteuerung konzentriert, sodass Ihre IT- und Sicherheitsteams beruhigt sein können.

Erweiterte Anwendungsfälle: Erweitern Ihres Node-RED- und MQTT-Setups

Integration von drahtlosen Sensoren in Ihr Node-RED IoT Gateway

Warum sollten Sie Ihre Daten auf das beschränken, was Ihre SPS bereitstellt? Viele IoT gateway sind mit drahtlosen Kommunikationsfunktionen wie WLAN , BLE (Bluetooth Low Energy), LoRa oder proprietären Funkgeräten ausgestattet. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten der Überwachung. Nehmen Sie zum Beispiel das NCD Enterprise IoT Gateway . Es ist mit einer Vielzahl drahtloser Sensoren kompatibel, von Temperatur- und Feuchtigkeitsmonitoren bis hin zu Stromsensoren, Betriebszeitzählern und sogar Teilezählern.

Durch die Integration dieser drahtlosen Sensoren können Sie Variablen messen, die über Ihre SPS-Daten hinausgehen, und erhalten so eine umfassendere und ganzheitlichere Sicht auf Ihre Abläufe.

Verwalten Sie Ihr IoT Gateway aus der Ferne über VPNs oder ZeroTier

IoT gateway werden häufig an abgelegenen oder schwer erreichbaren Standorten eingesetzt. Dies macht die Fernverwaltung von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn Sie Konfigurationen anpassen müssen, während Ihr Projekt vom Prototyp bis zur vollständigen Bereitstellung skaliert. Die Installation eines ZeroTier VPN auf Ihrem Linux-basierten IoT gateway ist bahnbrechend. Damit können Sie auf Ihr gateway , als ob es sich in Ihrem lokalen Netzwerk befände, ohne dass Sie komplexe VPNs einrichten oder die IT-Abteilung einbeziehen müssen. Dies macht die Fernüberwachung und -konfiguration reibungslos und skalierbar.

Hinzufügen von Mobilfunkkonnektivität für Backhaul

Die meisten Node-RED-betriebenen IoT gateway unterstützen Mobilfunkkonnektivität , was für industrielle Einsätze von entscheidender Bedeutung sein kann. Es geht nicht nur darum, Daten in die Cloud zu senden. Mit Mobilfunkverbindungen können Sie Ihre gateway aus der Ferne verwalten und so einen kontinuierlichen Zugriff gewährleisten, selbst wenn das lokale Netzwerk ausfällt. Die Verwendung von Mobilfunk als Backup – oder sogar als primäre Verbindung – fügt eine Ebene der Redundanz hinzu und stellt sicher, dass Ihr IoT Projekt betriebsbereit bleibt, unabhängig davon, welche Netzwerkunterbrechungen vor Ort auftreten.

Fazit: Das Potenzial von Echtzeitdaten im industriellen IoT nutzen

Die Leistungsfähigkeit der Echtzeitdaten Ihrer SPS zu nutzen, ist nicht nur ein Traum – es ist eine greifbare, umsetzbare Realität. Durch die Nutzung der Node-RED- und MQTT-Datenpipeline haben Sie ein robustes System aufgebaut, in dem Daten nahtlos von Ihrer Fabrikhalle in die Cloud fließen. Die visuelle Programmierung von Node-RED macht die Konfiguration intuitiv, während MQTT eine effiziente und sichere Datenübertragung gewährleistet. Zusammen bilden sie eine skalierbare Lösung, die Ihren Betrieb mit Echtzeitüberwachung und proaktiven Erkenntnissen versorgt.

Bei der Maximierung des ROI geht es um mehr als nur die Implementierung neuer Technologien. Es geht darum, Daten in Entscheidungen umzuwandeln. Mit der Cloud verbundene SPSen bieten ein beispielloses Maß an Transparenz und Kontrolle, reduzieren Ausfallzeiten, optimieren den Energieverbrauch und ermöglichen eine vorausschauende Wartung. Das Ergebnis? Erhöhte Effizienz, Kosteneinsparungen und ein agilerer, zukunftssichererer industrieller Aufbau.

Bereit, die Dinge weiter voranzutreiben? Schauen Sie sich unsere zusätzlichen Ressourcen zu erweiterten Node-RED-Flows, MQTT-Sicherheitspraktiken und den neuesten Innovationen im industriellen IoT . Tauchen Sie tiefer ein und erschließen Sie weiterhin das volle Potenzial Ihrer datengesteuerten Fabrik.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Wie sende ich SPS-Daten an die Cloud?

Sie können SPS-Daten auf verschiedene Arten an die Cloud senden. Ein gängiger Ansatz besteht darin, ein IoT gateway zu verwenden, das mithilfe eines Protokolls wie Modbus Daten von der SPS liest und diese dann mithilfe von MQTT an die Cloud sendet. Alternativ unterstützen einige SPS die direkte Cloud-Kommunikation über integrierte Module, die HTTP oder MQTT verwenden. Welche Methode Sie wählen, hängt von den Fähigkeiten Ihrer SPS und Ihren Projektanforderungen ab.

Wird Node-RED in der Industrie eingesetzt?

Ja, Node-RED wird häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt. Aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität ist es eine beliebte Wahl für die Entwicklung IoT Lösungen, die Integration unterschiedlicher Systeme und die Erstellung benutzerdefinierter Arbeitsabläufe für die Datenverarbeitung und -automatisierung. Viele Branchen nutzen Node-RED für Aufgaben wie die Überwachung von Geräten, die Datenanalyse und sogar die vorausschauende Wartung.

Wie verwende ich Modbus TCP in Node-RED?

Um Modbus TCP in Node-RED zu verwenden, müssen Sie das Paket „node-red-contrib-modbus“ installieren. Nach der Installation können Sie Knoten wie Modbus Read oder Modbus Flex Getter , um Daten von Ihrer SPS über das Modbus TCP-Protokoll abzufragen. Konfigurieren Sie die Knoten mit der richtigen IP-Adresse und den richtigen Modbus-Parametern, um die Kommunikation herzustellen und Daten aus der SPS zu extrahieren.

Wie verbinde ich eine Siemens-SPS mit Node-RED?

Siemens-SPS an Node-RED anzuschließen , können Sie das Modbus TCP-Protokoll verwenden, sofern Ihre SPS dies unterstützt. Konfigurieren Sie zunächst Ihre Siemens-SPS als Modbus-Server. Verwenden Sie dann in Node-RED die Modbus-Knoten von „node-red-contrib-modbus“, um Daten zu lesen oder zu schreiben. Stellen Sie sicher, dass Sie die Knoten mit den richtigen Modbus-Einstellungen und der SPS-IP-Adresse konfigurieren, um eine zuverlässige Verbindung herzustellen.

Was ist Modbus Flex Getter?

Modbus Flex Getter ist ein flexibler Node-RED-Knoten, der zum Lesen von Modbus-Registern von einer SPS oder anderen Modbus-kompatiblen Geräten verwendet wird. Im Gegensatz zum Standard -Modbus-Leseknoten ermöglicht der Flex Getter eine dynamischere Konfiguration der Modbus-Parameter, wie z. B. die Adresse und die Anzahl der zu lesenden Register. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie anpassungsfähigere Datenflüsse erstellen müssen.

Welche Protokolle werden von Node-RED unterstützt?

Node-RED unterstützt eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen und ist damit ein vielseitiges Werkzeug für Industrie- und IoT -Anwendungen. Zu den gängigsten Protokollen gehören:

• MQTT : Für leichtes, zuverlässiges Messaging.
• HTTP/HTTPS : Für webbasierte Kommunikation und RESTful-APIs.
• Modbus (TCP/RTU) : Für die Kommunikation mit Industriegeräten wie SPSen.
• OPC UA : Zur Anbindung an industrielle Automatisierungssysteme.
• WebSockets : Für bidirektionale Kommunikation in Echtzeit.
• Seriell : Zur Kommunikation mit älteren seriellen Geräten.

Die umfangreiche Knotenbibliothek von Node-RED ermöglicht auch die Unterstützung vieler anderer Protokolle und macht es somit an eine Vielzahl von Anwendungsfällen anpassbar.