Fabrikautomation Batteriebetriebene Funksensoren zur Zustandsüberwachung

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Pepperl + Fuchs ermöglicht es mit der Wilsen-Plattformlösung, Zustandsinformationen von Industrie- und Produktionsanlagen automatisiert abzufragen – auch wenn keine Stromversorgung oder Datenanbindung vorhanden ist. Die drahtlosen, batteriebetrie­benen IoT-Funksensoren kommunizieren über ein lizenzfreies Frequenzband mit der Leitwar­te oder einer zugewiesenen IoT-Plattform.

Zustandsinformationen ohne vorhandene Stromversorgung oder Datenanbindung automatisiert abzufragen, war bisher eine grosse Herausforderung. Häufig war eine technische Umsetzung dann schlicht nicht möglich oder zu teuer, was dazu führte, dass Arbeitsprozesse weiterhin manuell durchgeführt wurden.

Ein Praxisbeispiel aus der Produktionslogistik: Ist der Stellplatz, den das fahrerlose Transportsystem ansteuert, gerade frei? Ist die Füllstandsgrenze des mit leeren Behältern beladenen Trays erreicht und es soll abgeholt werden? Muss eine Nachschublieferung ausgelöst werden oder reicht das Material im Kanban-Regal für die anstehenden Montageprozesse?

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Mit seiner Wilsen-Plattform, bestehend aus drahtlosen IoT-Funksensoren auf Basis des globalen Standards LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), bietet Pepperl + Fuchs die Lösung. Die bidirektionale Funkkommunikation erfolgt über ein lizenzfreies Frequenzband mit der Leitwarte oder einer zugewiesenen IoT-Plattform und erfüllt hohe Sicherheitsanforderungen.

Die Messdaten werden vom Wilsen verschlüsselt an LoRaWAN-Gateways und von dort über IP-Verbindungen zum LoRa-Netzwerkserver der zuständigen IoT-Plattform übermittelt. Die Wilsen-Geräte sind mit einer leistungsstarken und auswechselbaren Lithium-Batterie ausgestattet, mit der eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren in der Anwendung erreicht wird.

Ergänzend stellt der Wilsen zudem GPS-Infor­mationen, Temperaturwerte und den Lade­zustand der Batterie über LoRaWAN zur Verfügung. In Kombination mit unterschiedlichen Sensoren können so die verschiedensten Anwendungsfälle abgedeckt werden – selbst an den entlegensten Orten und unter den widrigsten Umgebungsbedingungen:

Verschiedene Geräteversionen für unterschiedliche Aufgaben

Bei der Geräteversion Wilsen.sonic ist ein hochrobuster Ultraschallsensor bereits in die Zentraleinheit integriert. Der Sensor kann einen Bereich, etwa einen Stellplatz, überwachen oder – selbst bei unregelmässigen Konturen – den Füllstand eines Materialbehälters oder Tanks messen. Die Variante Wilsen.sonic.level gibt den Abstandswert zum Füllgut in Millimetern und einen prozentualen Füllstandswert aus; Wilsen.sonic.distance meldet neben dem Abstand zum Objekt die Amplitudenstärke des empfangenen Echo­signals. So können die Geräte neben Kanban-Trays und Stellplätzen für Umlaufbehälter beispielsweise auch den Pegelstand von Regenrückhaltebecken, Seen und Flüssen überwachen. Bei den anderen Wilsen-Varianten werden ein oder zwei Sensoren aus einem Portfolio von über 500 Sensoren ausgewählt und an die Zentraleinheit angeschlossen.

Beim Wilsen.node können dies Zweidraht-​Sensoren mit unterschiedlichen Messprin­zipien für die Objektdetektion sein. Dabei können die verschiedenen Sensortechnologien parallel verwendet werden, etwa um gleichzeitig mit einem induktiven Gerät den Schliesszustand eines Schachtdeckels und mit einem Schwimmerschalter einen Wassereintritt zu erfassen. Bei einem mobilen Kanban-Regal kann mit dem Wilsen.node und angeschlossenen kapazitiven Sensoren das Vorhandensein der Materialbehälter überwacht und automatisch für Nachschub gesorgt werden.

An den Wilsen.valve werden induktive Doppelsensoren angeschlossen, die die Stellung von 90°-Handhebelventilen erfassen. Die Information, ob Ventile geöffnet oder geschlossen sind, ermöglicht die effiziente Steuerung und Überwachung von Materialflüssen im Prozessumfeld. Beispielweise bei Druckluftsystemen in der Industrie können so Leckage und Verluste erkannt und Kosten eingespart werden.

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