SPS-Daten mit Node-RED und Modbus TCP in die Cloud senden

Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Ihre Produktionshalle reibungslos und effizient läuft, jede Maschine in Echtzeit Daten überträgt und so das Potenzial vorausschauender Wartung und Produktionsoptimierung . Schluss mit manuellen logs . Schluss mit blinden Flecken in Ihrer Produktionslinie. Mit Node-RED und MQTT ist dies keine Zukunftsvision mehr – es ist Realität, bereit zum Umsetzen.

Während Branchenriesen die Cloud-Revolution mit , liegt die Transformation Ihrer Betriebsabläufe direkt vor Ihren Augen. Stellen Sie sich vor: Daten fließen mühelos von Ihren SPSen in die Cloud, werden analysiert und visualisiert – für sofortige Erkenntnisse, während Sie Ihren Morgenkaffee genießen. Es geht nicht nur um Konnektivität, sondern auch um Kontrolle, Eigenverantwortung und die Fähigkeit, sich in einem sich ständig beschleunigenden Industrieumfeld anzupassen. Sind Sie bereit, Ihre Betriebsabläufe zu optimieren und Ihr Unternehmen zukunftssicher zu machen? Tauchen Sie ein und entdecken Sie, wie Sie diese Vision in 5 einfachen Schritten .

Einführung

Warum SPS-Daten in die Cloud senden?

Die Übertragung Ihrer SPS-Daten in die Cloud ist nicht nur ein Trend – sie ist eine bahnbrechende Strategie zur Maximierung von Effizienz und Ausfallsicherheit. Wir Ubidots das industrielle IoT als Werkzeug für intelligentere Entscheidungen in vier Schlüsselbereichen:

• Produktionsoptimierung : Werksleiter können die Produktion in Echtzeit verfolgen und dabei Kennzahlen wie die Gesamtanlageneffektivität (OEE), Qualität und Verfügbarkeit nutzen. Durch das Verständnis historischer Trends können sie Produktionsparameter optimieren, Ausschussquoten senken und Kunden sogar die Einhaltung von Vorschriften und die Effizienz nachweisen.
• Intelligentere Wartung : Ob präventiv oder vorausschauend – IoT versetzt Zuverlässigkeitsmanager in die Lage, Ausfälle vorherzusehen, ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren und einen reibungslosen Maschinenbetrieb zu gewährleisten.
• Energiemonitoring oder Energieeffizienz. Die Echtzeitüberwachung des Energieverbrauchs in wichtigen Prozessen hilft, Kosteneinsparpotenziale aufzudecken und den Energieverbrauch zu optimieren. Zu wissen, wo und wie Energie verbraucht wird, ermöglicht ein intelligenteres Kostenmanagement und fördert die Nachhaltigkeit.
• Umweltmonitoring : Die Überwachung von Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität gewährleistet die Einhaltung von Vorschriften und einen sicheren Betrieb der Fabriken. Zudem hilft sie, Verbesserungspotenziale zu identifizieren, die Umweltbelastung zu reduzieren und das Wohlbefinden der Beschäftigten zu steigern.

Sobald Sie Ihren Werttreiber identifiziert haben, ist die Auswahl der richtigen Tools entscheidend. Für die Auswahl Ihres Echtzeit-Monitoring- und Analyse-Toolkits orientieren wir uns an drei Leitprinzipien:

• Schnelligkeit ist entscheidend : Vergessen Sie kostspielige und zeitaufwändige Installationen. Die Vernetzung einer ganzen Fabrik mit Tausenden von Sensoren muss effizient und skalierbar sein. Hunderte von Ingenieurstunden sind keine Option – Sie brauchen Lösungen, die schnell Verbindungen herstellen.
• Interoperabilität : Ihre Daten müssen zugänglich und problemlos in Drittsysteme integrierbar sein. Stellen Sie sich vor, eine Maschine löst in Ihrem CMMS einen automatisierten Wartungsauftrag aus. Sowohl lokal edge auch in der Cloud sollten Daten nahtlos fließen.
• Flexible und dennoch zuverlässige Tools : Bewährte Tools sind unerlässlich für sichere und zuverlässige Datenübertragungen. Flexibilität ist dabei ebenso wichtig. Durch die Wahl von Standardprotokollen und offenen Schnittstellen bleibt IoT Lösung

Vor diesem Hintergrund Node-RED und MQTT als zuverlässige und skalierbare Lösung für den Datentransfer und unterstützen so Ihre Smart-Manufacturing- Projekte.

Wie sendet man SPS-Daten in die Cloud?

Hier sind drei gängige Methoden, um SPS-Daten in die Cloud zu senden, die jeweils für unterschiedliche Szenarien geeignet sind:

1. Direkte SPS-zu-Cloud-Verbindung

Einige SPSen, wie die Siemens S7 gateway eine Verbindung zur Cloud herstellen . Beispielsweise kann die Siemens S7 in Kombination mit einem CP 1543-1 oder CP 1243-7 LTE- Modul über internetfähige Protokolle mit Cloud-Plattformen kommunizieren. Diese direkte Verbindung vereinfacht die Einrichtung und reduziert den Hardwarebedarf. Allerdings sind dafür ein SPS-Modell und ein Modul erforderlich, die Cloud-Kommunikationsprotokolle unterstützen – ganz abgesehen von den zusätzlichen Kosten; eine Siemens CP-Einheit kostet über 1.000 $

2. Über ein IoT Gatewayvon der SPS (Dieser Artikel)

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

Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes ist seine Skalierbarkeit. Bei Ansatz 1 ist die Datenübertragung auf eine einzelne SPS beschränkt. Mit einem IoT gateway können Sie mit nur einem gateway mehreren SPSen im selben Netzwerk . Diese Konfiguration bietet eine kostengünstige und skalierbare Lösung für eine Vielzahl von SPS-Modellen, selbst für solche ohne native Cloud-Funktionalität. Die Konfiguration eines separaten Endpunkts für jede SPS gewährleistet die korrekte Datenerfassung und -kommunikation.

3. Über ein IoT Gatewayvom HMI

Wenn eine Änderung der SPS-Programmierung nicht praktikabel ist, kann die Anbindung an die HMI-Schnittstelle eine effektive Alternative darstellen. Viele Fabriken nutzen bereits HMIs zur Anzeige von SPS-Daten in Echtzeit. Durch die Verbindung des IoT gateway mit der HMI anstatt direkt mit der SPS lassen sich weiterhin wertvolle Daten abrufen, ohne die SPS-Programmierung zu ändern. Dieser Ansatz gewährleistet eine nahtlose Cloud-Integration, selbst mit älteren Systemen.

In diesem Artikel gehen wir näher auf den zweiten Ansatz ein: die Datenübertragung über ein IoT gateway mithilfe von Modbus, Node-RED und MQTT . Diese Methode bietet Flexibilität, Skalierbarkeit und Kompatibilität mit einer Vielzahl industrieller Anlagen und ermöglicht so die Echtzeitüberwachung bei minimalen Beeinträchtigungen bestehender Systeme.

Grundlagen von Node-RED und MQTT verstehen

Was ist Node-RED?

Node-RED ist ein leistungsstarkes Open-Source-Programmierwerkzeug zur Vernetzung von IoT , APIs und Online-Diensten. Das Beste daran: Es verwendet eine visuelle Drag-and-Drop-Oberfläche, die selbst Nicht-Programmierer schnell verstehen. Anstatt komplexe Codezeilen zu schreiben, verbinden Sie Knoten in einem flussbasierten Modell. Dadurch lassen sich Automatisierungslösungen schneller, intuitiver und extrem skalierbar erstellen.

Wo kann Node-RED ausgeführt werden? Überall dort, wo ausreichend Rechenleistung vorhanden ist. Für industrielle IoT Anwendungen sind gateway edge , erfassen Daten von Maschinen und verarbeiten sie effizient, bevor sie an die Cloud gesendet werden. Dies ist in edge -Computing- Umgebungen entscheidend, um Echtzeit-Reaktionsfähigkeit, minimale Latenz und hohe Netzwerkzuverlässigkeit .

MQTT: Leichtgewichtiges, effizientes Protokoll für IoT

Wenn Node-RED das Gehirn ist, dann ist das MQTT-Protokoll das Nervensystem, das Daten schnell und zuverlässig überträgt. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein ressourcenschonendes Messaging-Protokoll, das speziell für die hohen Leistungsanforderungen des IoT . Es ist schlank, effizient und eignet sich hervorragend zum Versenden kleiner Datenpakete, wodurch es ideal für Szenarien mit begrenzter Bandbreite oder geringem Stromverbrauch ist.

Vorteile gegenüber herkömmlichen Protokollen wie TCP oder HTTP:

• Minimaler Overhead : Im Gegensatz zum aufwändigen und komplexen HTTP-Protokoll benötigt MQTT weniger Ressourcen, was eine schnellere Datenübertragung und einen geringeren Stromverbrauch bedeutet.
• Zuverlässigkeit : Es gewährleistet die Zustellung von Nachrichten auch in unzuverlässigen Netzwerken und ist daher die bevorzugte Wahl für unternehmenskritische Anwendungen.
• Sicherheit : MQTT unterstützt robuste Sicherheitsfunktionen, einschließlich TLS-Verschlüsselung und Client-Authentifizierung, um Daten auf ihrem Weg vom edge zur Cloud zu schützen.

In Kombination Node-RED und MQTT eine leistungsstarke Plattform für effizienten und skalierbaren Datentransfer. Diese Kombination hat sich schnell zum Standard für IoT Anwendungen und ermöglicht Echtzeitkommunikation sowie datengestützte Entscheidungen.

Als nächstes wollen wir uns damit beschäftigen, wie Sie Ihr System einrichten, um Modbus-TCP-Daten von einer SPS zu extrahieren und an die Ubidots Cloud zu senden.

Anforderungen

Bevor wir uns mit der schrittweisen Einrichtung befassen, stellen wir sicher, dass Sie alles Notwendige haben, um SPS-Daten nahtlos in die Cloud zu übertragen. Folgendes benötigen Sie:

• Eine SPS, die als Modbus-Server konfiguriert ist, um Daten bereitzustellen : In dieser Anleitung arbeiten wir mit einer Siemens S7 SPS , die als Modbus TCP-Server konfiguriert ist.
• 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 muss die Modbus-TCP-Konfiguration Node-RED-Flows ausführen können .
• Ein Cloud-MQTT-Dienst : Um Ihre Daten zu senden und zu visualisieren, benötigen Sie eine zuverlässige industrielle IoT Plattform . Wir verwenden Ubidots , das eine einfache, aber leistungsstarke Schnittstelle für die Verarbeitung IoT Daten bietet. Ubidots lässt sich problemlos eine effiziente Kommunikation zwischen Ihren Geräten und der Cloud herstellen.

Mit diesen Komponenten sind Sie in der Lage, Daten von Ihrer SPS zu extrahieren und zur Echtzeitüberwachung und -analyse in die Cloud zu übertragen.

Schritt 1: Installation von Node-RED

Jetzt Node-RED und machen es einsatzbereit. Der Installationsprozess variiert je nach Betriebssystem. Befolgen Sie daher diese Anweisungen entsprechend Ihrer Konfiguration:

• Linux-basierte Betriebssysteme (einschließlich Ubuntu) : Die einfachste Möglichkeit, Node-RED zu installieren, besteht darin, das offizielle Installationsskript zu verwenden, das Sie hier .
• Windows-Nutzer : Die Einrichtung von Node-RED unter Windows ist unkompliziert, erfordert aber einige zusätzliche Schritte. Folgen Sie hier .

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, begrüßt Sie die intuitive Benutzeroberfläche. Legen Sie los!

Schritt 2: Verwendung des Pakets "node-red-contrib-modbus" zum Sammeln von SPS-Daten

2.1 Paketinstallation

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

Suchen Sie unter dem Reiter „Installieren“ nach „modbus“ und installieren Sie das Paket „node-red-contrib-modbus“:

Nach erfolgreicher Installation sollten die Modbus-Knoten im linken Bereich der Node-RED-Hauptoberfläche sichtbar sein:

2.2 Einrichten des Modbus-TCP-Clients

Ziehen Sie einen Modbus-Leseknoten in den Arbeitsbereich und doppelklicken Sie darauf, um seine Einstellungen anzuzeigen. Klicken Sie anschließend auf das Stiftsymbol, um die Modbus- Clientkonfiguration :

Geben Sie diese Parameter ein:

• Name: Dies ist lediglich ein Name für den Knoten in Node-RED. Wählen Sie daher einen Namen, der Ihnen hilft, diesen Knoten besser zu identifizieren.
• Host: Dies ist die IP-Adresse Ihrer SPS. Lesen Sie unseren früheren Artikel zur Einrichtung der Siemens S7 1200 als Modbus-TCP-Server. Stellen Sie im Siemens-basierten TIA Portal sicher, dass in den Datenbankattributen der „Optimierte Blockzugriff“ deaktiviert ist. Die Tags müssen beschreibbar und zugänglich sein. In den CPU-Eigenschaften muss „Kein Schutz“ eingestellt sein .
• Typ: Dies ist die Protokollvariante, die seriell für Modbus RTU oder TCP für Modbus über TCP sein kann. In unserem Beispiel stellen wir sie auf TCP ein.

Alle anderen Einstellungen können Sie auf ihren Standardwerten belassen oder nach Ihren Bedürfnissen anpassen. Klicken Sie anschließend auf die „Hinzufügen “, um die Einstellungen zu speichern.

2.3 Einrichten des Modbus-Leseknotens

Nach dem Speichern leitet Node-RED Sie automatisch zurück zur Konfiguration des Modbus-Leseknotens. Stellen Sie dessen 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 zur Interaktion mit den Registern der SPS. Da wir Werte aus dem Holding-Register lesen werden, wählen Sie „FC 3: Holding-Register lesen“.
• Adresse: Dies ist die Adresse, ab der die Register der SPS gelesen werden sollen. Stellen Sie sie entsprechend Ihren Anforderungen ein.
• Anzahl: Dies ist die Anzahl der zu lesenden Register, beginnend mit der Adresse. Passen Sie diesen Wert Ihren Bedürfnissen an.
• Abfragerate: Dies ist die Häufigkeit, mit der Daten aus den SPS-Registern abgefragt werden. Stellen Sie diesen Wert 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, um die soeben empfangenen Daten anzuzeigen. Ziehen wir den Debug-Knoten nach oben und verbinden ihn mit dem Modbus-Read-Knoten:

Nach dem Hinzufügen des Debug-Knotens stellen Sie den Flow bereit und schauen Sie sich das Debug-Fenster auf der rechten Seite an; die SPS-Daten sollten nun im JSON-Format angezeigt werden:

Herzlichen Glückwunsch! Sie haben Node-RED erfolgreich zum Auslesen von Modbus-Daten von der SPS verwendet. Im nächsten Schritt sollten wir die Daten an Ubidots MQTT-Server senden und ein SCADA dashboard .

Schritt 3: MQTT-Broker für die Cloud-Kommunikation einrichten

In dieser Anleitung verwenden wir Ubidots Ubidots einen MQTT-Broker integriert hat , ist die Einrichtung eines eigenen Cloud-MQTT-Brokers nicht erforderlich. Die einfache Bedienung, die integrierten Sicherheitsfunktionen und die umfassenden Visualisierungstools machen Ubidots IoT Daten mühelos in die Cloud zu übertragen. Sollten Sie dennoch nach weiteren Optionen suchen, finden Sie hier eine kurze Vergleichstabelle:

Unabhängig von Ihrer Wahl empfehlen wir, für eine sichere Kommunikation stets die TLS-Verschlüsselung und die QoS (Quality of Service) für die Übermittlung kritischer Daten auf „2“ einzustellen.

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

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

Nun bereiten wir die Nutzdaten vor. Ubidots benötigt Daten in einem bestimmten JSON-Format . Um unsere SPS-Daten entsprechend zu strukturieren, verwenden wir einen Funktionsknoten.

1. Funktionsknoten per Drag & Drop hinzufügen : Ziehen Sie den Funktionsknoten in Ihren Node-RED-Arbeitsbereich. Verbinden Sie diesen Knoten bei Bedarf mit Ihren vorhandenen Modbus-Datenknoten.

2. Funktionsknoten bearbeiten : Doppelklicken Sie auf den Funktionsknoten und fügen Sie den folgenden Code in den Editor ein. Dieser Code addiert eine Zufallszahl zu den festen Registerwerten der SPS 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, } }; return msg;
  

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. MQTT-Ausgangsknoten hinzufügen : Suchen Sie den MQTT-Ausgangsknoten und ziehen Sie ihn in den Arbeitsbereich. Verbinden Sie ihn mit dem Funktionsknoten, den Sie gerade konfiguriert haben.

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

6. Im Verbindungs-Tab :

• Stellen Sie den Server auf `mqtt:// industrial.api. ubidots .com ` ein.

Die übrigen Einstellungen können Sie auf den Standardwerten belassen oder je nach Bedarf anpassen.

7. Sicherheitsanmeldeinformationen festlegen:

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

Sobald Sie wieder auf dem Hauptkonfigurationsbildschirm sind:

8. Thema festlegen : 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.

Nach der vollständigen Einrichtung sollten nun Daten an Ubidotsfließen. Rufen Sie Ihr Ubidots -Konto auf; Ihr Gerät sollte jetzt mit Echtzeit-Datenaktualisierungen sichtbar sein. Jetzt können Sie Ihre Diagramme in Echtzeit visualisieren!

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

Nachdem unsere Daten nun auf einem Ubidots Gerät gespeichert sind, ist es an der Zeit, diese Rohinformationen in eine dynamische SCADA Visualisierung umzuwandeln. Wir erstellen ein einfaches dashboard zur Überwachung unseres industriellen Prozesses, in dem Tank 1 und Tank 2 durch eine Pumpe verbunden sind, die Flüssigkeit mit einem bestimmten Druck fördert.

Erstellung cloudbasierter SCADA Dashboards

Wechseln Sie in Ihrem Ubidots Konto zur dashboard Ansicht. 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 dashboardzu erweitern.

Hinweis: Diese Funktion ist nur mit einer Industrielizenz verfügbar.

Wählen Sie das SCADA -Widget aus und verknüpfen Sie es mit allen Variablen, die Sie im vorherigen Schritt definiert haben. Klicken Sie anschließend auf Speichern .

Jetzt ist es an der Zeit, Ihr dashboardzu gestalten. Falls Sie den SCADA -Editor noch nicht kennen, machen Sie sich anhand der hier bereitgestellten Einführung damit vertraut. Beginnen Sie nun, wichtige Elemente wie Tanks, Pumpen, Füllstandsanzeigen und Rohrleitungen per Drag & Drop zu platzieren, wie in der Abbildung unten gezeigt.

Beschriften Sie alles eindeutig: Tank 1, Tank 2, Pumpendruck und Füllstände. Verbinden Sie jedes Widget mit dem entsprechenden Datenfeld und konfigurieren Sie die visuellen Eigenschaften Ihrer Füllstandsanzeigen, Rohrleitungen und Pumpe. Achten Sie auf ein funktionales und intuitives Layout.

Sobald Ihr SCADA dashboard -Design fertiggestellt ist, klicken Sie auf das Speichersymbol . Kehren Sie zur Hauptansicht dashboard . Fertig! Ihr Echtzeit SCADA dashboard ist nun live und zeigt die Daten an, die von Ihrer SPS über Modbus und MQTT fließen und von Node-RED gesteuert werden. SCADA von Ubidots SCADA zu ermöglichen .

Dashboardsanpassen: Nutzung weiterer Visualisierungen zur Überwachung von SPS-Datentrends

Ubidots bietet eine Vielzahl von Widgets, mit denen Sie Ihre dashboards über SCADAhinaus erweitern können. Nutzen Sie Liniendiagramme zur Verfolgung historischer Trends, Radialanzeigen für intuitive Messwerte und Heatmaps zur Visualisierung großer Datensätze. Jedes Widget lässt sich individuell anpassen, um genau die benötigten Informationen anzuzeigen und Ihnen so auf einen Blick wertvolle Einblicke in Ihre Betriebsabläufe zu ermöglichen. Experimentieren Sie mit Farben, Beschriftungen und Layouts, um Ihr dashboard sowohl optisch ansprechend als auch hochfunktional zu gestalten.

Warnungen und Benachrichtigungen: Warnungen für kritische Kennzahlen einrichten

Datenvisualisierung ist unerlässlich, aber die proaktive Benachrichtigung ist der Schlüssel zum Erfolg. Mit der Events Engine von Ubidotskönnen Sie Benachrichtigungen für kritische Schwellenwerte einrichten. Müssen Sie benachrichtigt werden, wenn der Flüssigkeitsstand in Tank-1 zu niedrig ist oder der Pumpendruck sprunghaft ansteigt? Konfigurieren Sie Benachrichtigungen per SMS, E-Mail, Anruf, WhatsApp, Telegram oder sogar Webhooks zur Integration mit externen Systemen. Diese Benachrichtigungen halten Sie stets auf dem Laufenden, helfen Ihnen, kostspielige Ausfallzeiten zu vermeiden und eine optimale Leistung zu gewährleisten.

Bewährte Verfahren für Datensicherheit und Compliance von SPS-Systemen

Datensicherung während der Übertragung mit TLS für MQTT

Beim Testen Ihrer Konfiguration können Sie aus Gründen der Einfachheit auf die Verschlüsselung verzichten. In einer Produktionsumgebung ist die Verwendung von TLS-Verschlüsselung unerlässlich. TLS verschlüsselt die Daten während der Übertragung von Ihrer SPS in die Cloud und macht sie so für unbefugte Zugriffe in Ihrem Netzwerk unlesbar. Der Schutz von Daten während der Übertragung ist nicht nur eine Frage bewährter Vorgehensweise, sondern auch eine Voraussetzung für die Einhaltung strenger Sicherheitsstandards.

Doch die Verschlüsselung hört hier nicht auf. IT-Abteilungen erwarten von Ihnen, dass Sie die Datensicherheit auch in der Cloud gewährleisten. Das bedeutet, dass ruhende Daten verschlüsselt Ubidots nutzen , stellen Sie sicher, dass diese Informationen jederzeit verfügbar sind. Dies ist entscheidend, um die interne Unterstützung zu gewinnen und nachzuweisen, dass Ihre Datenpipeline durchgängig sicher ist.

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

Granulare Zugriffskontrolle ist ein weiterer Pfeiler der IoT Sicherheit. Ubidots vereinfacht dies durch rollenbasierte Authentifizierung und ermöglicht die Segmentierung Ihrer IoT Projekte in separate Organisationen. Jede Organisation kann über eigene dashboards , Geräte, Endbenutzer und Warnmeldungen verfügen. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie mehrere Standorte oder Kunden verwalten, da so sichergestellt wird, dass nur autorisierte Benutzer Zugriff auf bestimmte Daten haben.

Sie können auch benutzerdefinierte Berechtigungsrollen festlegen. Möchten Sie einschränken, wer dashboards bearbeiten oder Geräte verwalten darf? Kein Problem. Ubidots bietet Ihnen die passende Lösung sowie Funktionen, die IT-Teams schätzen, wie z. B. Sitzungsablauf und strenge Passwortrichtlinien. Dank dieser Optionen lassen sich Zugänglichkeit und Sicherheit optimal in Einklang bringen und selbst die anspruchsvollsten IT-Audits erfüllen.

Compliance-Überlegungen für die Datenübertragung im industriellen IoT

Eine häufige Sorge von IT-Abteilungen ist die Möglichkeit, dass Daten die sicheren Grenzen des Werks verlassen und in die Cloud gelangen. Aktivieren Sie daher während der Konfiguration die Option „Zugriff mit PUT/GET-Kommunikation von Remote-Partnern zulassen“, um eine nahtlose Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten zu gewährleisten. Ein einfacher und dennoch sicherer Ansatz zur Behebung dieser Bedenken ist die Implementierung eines unidirektionalen Datenflusses: „Daten gehen nach draußen, kommen aber nicht herein.“ Dies bedeutet, dass keine externen Ports offen sind und keine Befehle aus der Cloud an Ihre SPS gesendet werden können.

In dieser Anleitung verwenden wir beispielsweise ausschließlich Modbus-Leseknoten. Wir lesen Daten, schreiben aber keine Daten zurück in die SPS-Register. Diese Konfiguration minimiert Sicherheitslücken und stellt sicher, dass sich Ihre IoT Implementierung auf die Datenüberwachung und nicht auf die Fernsteuerung konzentriert. Das gibt Ihren IT- und Sicherheitsteams Sicherheit.

Erweiterte Anwendungsfälle: Erweiterung Ihrer Node-RED- und MQTT-Konfiguration

Integration drahtloser Sensoren in Ihr Node-RED IoT Gateway

Warum sollten Sie Ihre Daten auf die Ihrer SPSen beschränken? Viele IoT gateway verfügen über drahtlose Kommunikationsfunktionen wie WLAN , BLE (Bluetooth Low Energy), LoRa oder proprietäre Funktechnologien. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Überwachung. Nehmen Sie beispielsweise das NCD Enterprise IoT Gateway . Es ist mit einer Vielzahl drahtloser Sensoren kompatibel, von Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren über Stromsensoren und Betriebszeitzähler bis hin zu Teilezählern.

Durch die Integration dieser drahtlosen Sensoren können Sie Variablen messen, die über Ihre SPS-Daten hinausgehen, und erhalten so einen umfassenderen und ganzheitlicheren Überblick über Ihre Betriebsabläufe.

Fernverwaltung Ihres IoT Gateway über VPNs oder ZeroTier

IoT gateway werden häufig an abgelegenen oder schwer zugänglichen Standorten eingesetzt. Daher ist die Fernverwaltung unerlässlich, insbesondere wenn Konfigurationen im Zuge der Skalierung Ihres Projekts vom Prototyp bis zum vollständigen Einsatz angepasst werden müssen. Die Installation eines ZeroTier -VPNs auf Ihrem Linux-basierten IoT gateway ist ein echter Durchbruch. Sie ermöglicht Ihnen den Zugriff und die Verwaltung Ihres gateway , als befände es sich in Ihrem lokalen Netzwerk – ohne den Aufwand, komplexe VPNs einzurichten oder die IT-Abteilung einzubeziehen. Dies macht Fernüberwachung und -konfiguration reibungslos und skalierbar.

Hinzufügen von Mobilfunkverbindungen für das Backhaul

Die meisten Node-RED-basierten IoT gateway unterstützen Mobilfunkverbindungen , was für industrielle Anwendungen einen entscheidenden Vorteil darstellen kann. Es geht nicht nur um die Datenübertragung in die Cloud. Mobilfunkverbindungen ermöglichen auch die Fernverwaltung Ihrer gateway und gewährleisten so einen unterbrechungsfreien Zugriff, selbst wenn das lokale Netzwerk ausfällt. Die Nutzung von Mobilfunk als Backup – oder sogar als primäre Verbindung – schafft zusätzliche Redundanz und stellt sicher, dass Ihr IoT Projekt unabhängig von Netzwerkunterbrechungen vor Ort betriebsbereit bleibt.

Fazit: Das Potenzial von Echtzeitdaten im industriellen IoT erschließen

Die Nutzung von Echtzeitdaten Ihrer SPSen ist keine Zukunftsmusik mehr, sondern greifbare, umsetzbare Realität. Durch die Verwendung der Node-RED- und MQTT-Datenpipeline haben Sie ein robustes System geschaffen, das Daten nahtlos von Ihrer Produktionshalle in die Cloud überträgt. Die visuelle Programmierung von Node-RED ermöglicht eine intuitive Konfiguration, während MQTT eine effiziente und sichere Datenübertragung gewährleistet. Zusammen bilden sie eine skalierbare Lösung, die Ihre Betriebsabläufe durch Echtzeitüberwachung und proaktive Erkenntnisse optimiert.

Die Maximierung des ROI erfordert mehr als nur die Implementierung neuer Technologien. Es geht darum, Daten in fundierte Entscheidungen umzuwandeln. Cloud-basierte SPSen bieten ein beispielloses Maß an Transparenz und Kontrolle, reduzieren Ausfallzeiten, optimieren den Energieverbrauch und ermöglichen vorausschauende Wartung. Das Ergebnis? Höhere Effizienz, Kosteneinsparungen und eine agilere, zukunftssichere Industrieumgebung.

Bereit für den nächsten Schritt? Entdecken Sie unsere zusätzlichen Ressourcen zu fortgeschrittenen Node-RED-Flows, MQTT-Sicherheitspraktiken und den neuesten Innovationen im industriellen IoT . Tauchen Sie tiefer ein und schöpfen Sie das volle Potenzial Ihrer datengesteuerten Fabrik aus.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie sendet man SPS-Daten in die Cloud?

Sie können SPS-Daten auf verschiedene Arten in die Cloud übertragen. Eine gängige Methode ist die Verwendung eines IoT gateway , das die Daten der SPS über ein Protokoll wie Modbus ausliest und sie anschließend per MQTT an die Cloud sendet. Alternativ unterstützen einige SPSen die direkte Cloud-Kommunikation über integrierte Module, die HTTP oder MQTT nutzen. Die Wahl der Methode hängt von den Fähigkeiten Ihrer SPS und den Anforderungen Ihres Projekts ab.

Wird Node-RED in der Industrie eingesetzt?

Ja, Node-RED ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Seine Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität machen es zu einer beliebten Wahl für die Entwicklung IoT Lösungen, die Integration heterogener Systeme und die Erstellung individueller Workflows für Datenverarbeitung und Automatisierung. Viele Branchen nutzen Node-RED für Aufgaben wie die Überwachung von Anlagen, die Datenanalyse und sogar die vorausschauende Wartung.

Wie verwendet man 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 abzurufen. Konfigurieren Sie die Knoten mit der korrekten IP-Adresse und den Modbus-Parametern, um die Kommunikation herzustellen und Daten von der SPS zu extrahieren.

Wie verbindet man eine Siemens-SPS mit Node-RED?

Um eine Siemens-SPS mit Node-RED , können Sie das Modbus-TCP-Protokoll verwenden, sofern Ihre SPS dies unterstützt. Konfigurieren Sie zunächst Ihre Siemens-SPS als Modbus-Server. Verwenden Sie anschließend in Node-RED die Modbus-Knoten aus `node-red-contrib-modbus`, um Daten zu lesen oder zu schreiben. Achten Sie darauf, die Knoten mit den korrekten Modbus-Einstellungen und der IP-Adresse der SPS zu konfigurieren, um eine zuverlässige Verbindung herzustellen.

Was ist ein Modbus Flex Getter?

Der Modbus Flex Getter ist ein flexibler Node-RED-Knoten zum Auslesen von Modbus-Registern einer SPS oder anderer Modbus-kompatibler Geräte. Im Gegensatz zum Standard -Modbus-Read- Knoten ermöglicht der Flex Getter eine dynamischere Konfiguration der Modbus-Parameter, wie z. B. Adresse und Anzahl der auszulesenden Register. Dies ist besonders nützlich, wenn flexiblere Datenflüsse benötigt werden.

Welche Protokolle werden von Node-RED unterstützt?

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

• MQTT : Für ressourcenschonende und zuverlässige Nachrichtenübermittlung.
• HTTP/HTTPS : Für webbasierte Kommunikation und RESTful APIs.
• Modbus (TCP/RTU) : Zur Kommunikation mit industriellen Geräten wie SPSen.
• OPC UA : Zur Anbindung an industrielle Automatisierungssysteme.
• WebSockets : Für bidirektionale Echtzeitkommunikation.
• Seriell : Zur Kommunikation mit älteren seriellen Geräten.

Die umfangreiche Bibliothek von Nodes in Node-RED ermöglicht auch die Unterstützung vieler anderer Protokolle und macht es somit für eine breite Palette von Anwendungsfällen geeignet.