Mehr als 200 IPCs für die Modernisierung des Kaisermühlentunnels in Wien
PC-based Control wacht über Straßentunnel
PC-basierte Gebäudeautomation erleichtert den Aufbau von digitalem Zwilling
Dongfeng Design Institute, China
Aktuell leben über 50 % der Weltbevölkerung in Städten mit mehr als einer Million Einwohnern. Prognosen zufolge sollen es im Jahr 2050 75 % sein. Dabei entfallen bereits heute drei Viertel des weltweiten Energieverbrauchs auf Städte. Um den CO2-Ausstoß zu verringern und ein nachhaltiges Zusammenleben in urbanen Räumen zu sichern, sind neue Konzepte in der Städteplanung gefragt: Eine umweltfreundliche und stabile Energieversorgung, intelligente Gebäudeautomation, neue Mobilitätskonzepte, ein effizienter Verkehrsfluss sowie mehr öffentliche Sicherheit sind nur einige der vielen Vorteile, die Smart-City-Lösungen bieten können.
Dabei sollte die Technologie nicht Treiber der Stadtentwicklung sein, sondern ein Mittel, um Städte nachhaltig zu gestalten und das Zusammenleben sowie die Lebensqualität ihrer Bewohner zu verbessern. Dies setzt durchdachte Lösungsansätze voraus: von smarten Mobilitätskonzepten, bei denen öffentlicher Verkehr mit motorisiertem und nichtmotorisiertem Individualverkehr kombiniert wird, über den ressourcenschonenden Betrieb von Gebäuden bis hin zur effizienten Wasser- und Abwasserversorgung. Digitale Vernetzung unterstützt aber auch die Integration von Energieerzeugungs- und Speichersystemen und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Netzstabilität. Ein weiterer Schritt zur Realisierung einer Smart City ist die Digitalisierung der Stadtverwaltung, welche − basierend auf Realdaten von Luftqualität, Energie, Wasserqualität etc. − die Übersicht behält und schnelle Entscheidungen treffen kann.
Unsere auf offenen Standards basierende PC-Steuerungstechnologie bietet die optimale Grundlage zur Digitalisierung von Gebäuden, Infrastrukturprojekten, der Wasserver- und -entsorgung sowie der Energieversorgung. Durch Datenaufzeichnung und -auswertung lassen sich wertvolle Informationen für den intelligenten Betrieb des urbanen Raumes generieren, beispielsweise, um Gebäude effizient und zuverlässig zu betreiben (über Energiemonitoring oder Predictive Maintenance), Energieversorgungssicherheit (über ein Smart Grid) herzustellen oder Verkehrsflüsse zu optimieren.
Ihr Vorsprung mit PC-based Control:
- einheitliche Hard- und Softwareplattform für alle Gewerke
- offenes Kommunikationssystem unterstützt alle gängigen Protokolle wie BACnet oder OPC UA
- Unterstützung von Standards für Edge- und Cloud-Konzepte
- sehr hohes Energieeinsparpotenzial
- Integration der Messtechnik in die Automationslösung
- Reduktion von Hardware-, Software- und Betriebskosten
- geringere Engineeringkosten durch vordefinierte Softwarebausteine
- flexible Systemanpassungen und -erweiterungen auch im laufenden Betrieb
- Netzwerk aus Beckhoff Partnerfirmen unterstützt Sie bei der Realisierung Ihrer Lösung
Intelligente Automatisierung steigert die Energieeffizienz und die Lebensqualität in Städten
Nachhaltige und intelligente Automatisierung von Gebäuden
Emissionen aus dem Bau und Betrieb von Gebäuden sind für 38 % des globalen energiebezogenen CO2-Austoßes verantwortlich (2020 Gobal Status Report for Buildings and Construction). Um die vereinbarten Klimaziele erreichen zu können, müssen diese Emissionen stark gesenkt werden. Eine intelligente Gebäudeautomation und übergeordnete Digitalisierungsstrategie gehören daher zu den Schlüsselfaktoren in Smart-City-Konzepten.
Als Pionier der PC-basierten Steuerungstechnik sind wir langjähriger Partner der Immobilienbranche. Mit unserem holistischen Ansatz der Gebäudeautomation lässt sich ein nachhaltiges, energieeffizientes Smart Building realisieren. Alle Gewerke, von der HLK- über die Beleuchtungs- und Fassadensteuerung, die Raumautomation, die AV- und Medientechnik bis zur Fernwartung und Cloud-Connectivity, werden auf einer durchgängigen IT- und PC-basierten Automatisierungsplattform gebündelt. Die Auswertung und Analyse der Gebäudedaten für die verschiedenen Funktionen können sowohl lokal in der Steuerung als auch in der Cloud erfolgen; Edge- und Cloud-Konzepte sind dabei beliebig kombinierbar.
Durch die Integration diverser Gebäudesteuerungen in unsere zentrale PC-basierte Automatisierungsplattform können Gebäude und Quartiere untereinander vernetzt und in nachhaltige Smart-City-Konzepte eingebunden werden. Da alle Funktionen in einer Software zum Ablauf kommen, stellen zukünftige Erweiterungen kein Problem dar. Dank der Skalierbarkeit und Modularität unserer Steuerung können das I/O-System beliebig erweitert und Softwarebausteine wiederverwendet werden, wenn eine neue Gebäudefunktion gewünscht wird. Diese flexible Erweiterbarkeit wirkt sich gerade im Bereich der Sanierung bzw. Revitalisierung von Bestandsimmobilien vorteilhaft aus und schafft die Basis für eine wirtschaftliche und zukunftsfähige Lösung. Die umfangreiche Connectivity unserer Steuerung erlaubt dabei die Kommunikation mit bestehenden Strukturen und Geräten.
PC-based Control im Einsatz:
Mit innovativen Mobilitätslösungen Nachhaltigkeitsziele erreichen
Angesichts der fortschreitenden Urbanisierung und des Klimawandels stößt der Ausbau der Verkehrsinfrastruktur längst an seine Grenzen. Gefragt sind intelligente Konzepte zur Umsetzung bedarfsgerechter, zukunftsfähiger Mobilitätslösungen, bei denen sowohl die Senkung der CO2-Emissionen als auch die Lebensqualität der Stadtbewohner und die Verkehrssicherheit im Fokus stehen.
Dazu gehören der Umstieg auf E-Mobilität, inklusive der entsprechenden Infrastruktur, der Ausbau und die Vernetzung des öffentlichen und des nichtmotorisierten Verkehrs, die intelligente Verkehrssteuerung zur Vermeidung von Staus sowie die effiziente Nutzung von Parkraum. In vielen dieser Konzepte ist bereits heute unsere Steuerungstechnik im Einsatz, z. B. wenn es um das Sammeln von Echtzeitdaten zur Steuerung von Wechselverkehrszeichen oder Parkleitsystemen geht. Hier sind schnelle Steuerungen gefragt, die mit unterschiedlichen Diensten kommunizieren können. Ein weiteres Beispiel für intelligentes Verkehrsmanagement stellt die Tunnelautomatisierung dar: von der Regelung der Verkehrssignale über die Belüftungs- und Lichtsteuerung bis zur Integration von Überwachungskameras, die in Echtzeit eine optimale Sicht auf Staus bieten. Es ergibt sich ein genaues Bild des Verkehrsniveaus, indem alle verfügbaren Daten über das Automatisierungssystem erfasst werden.
Unsere Technologie ist auch in der E-Automobilproduktion sowie bei der standortübergreifenden Überwachung und Steuerung des Ladevorgangs für E-Autos, inklusive des Abrechnungssystems, im Einsatz. Um das Stromnetz nicht zu überlasten, wenn zum Beispiel alle Ladesäulen in einem Parkhaus gleichzeitig in Betrieb sind, erfolgt eine Priorisierung. PC-basierte Steuerung eignet sich auch hier perfekt zur Vernetzung mit mobilen Geräten sowie zur Sammlung und Analyse großer Datenmengen in der Cloud.
PC-based Control im Einsatz:
Digitale Transformation logistischer Prozesse erhöht die Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz
An die moderne Warenlogistik werden hohe Anforderungen gestellt: Getrieben durch den Onlinehandel müssen Logistik- und Distributionszentren die Verfügbarkeit von Waren bei maximaler Individualisierung und Schnelligkeit zuverlässig gewährleisten. Daher hat die Branche sehr früh auf digitale Vernetzung und Automatisierung gesetzt.
Aufgrund ihrer Offenheit eignet sich unsere PC-basierte Steuerung hervorragend, um Logistikabläufe durch die Vernetzung von Produktion, Intralogistik und Handel zu optimieren. So sind wir seit vielen Jahren in unterschiedlichen Bereichen der Logistik tätig − unter anderem als Partner großer Supermarktketten und deren Logistikzentren. Standardisierte Schnittstellen in Hard- und Software ermöglichen die problemlose Integration der Steuerungstechnik in neue oder bereits existierende Anlagenstrukturen und bilden die Basis für die effiziente und zuverlässige Auftragsabwicklung.
City-Logistik optimiert Verkehrsflüsse und reduziert Emissionen
City-Logistik ist ein Sammelbegriff für verschiedene Konzepte, die bei konstanter Versorgungsqualität die städtische Infrastruktur entlasten. Ziel ist es, Warenströme am Empfängerort in einem Güterverkehrszentrum in Stadtnähe zu bündeln. Durch optimale Organisation und Auslastung wird die Anzahl der Lieferfahrten im Stadtbereich reduziert; elektrische Fahrzeuge oder Lastenräder, welche die Waren in die Innenstadt befördern, sorgen für eine weitere Senkung der Emissionen und die Entlastung der städtischen Infrastruktur.
Voraussetzung ist die optimale Vernetzung aller am Transport beteiligten Unternehmen bzw. Prozesse sowie die Digitalisierung der benötigten Informationen. Unsere Automatisierungstechnik sorgt dafür, dass Pakete den richtigen Weg zum Fahrzeug finden und dass Kühlketten nicht unterbrochen werden. Sie ist aber auch im Spiel, wenn Waren durch intelligenten Zuschnitt der Pakete auf eine optimale Größe weniger Transportraum einnehmen und so Emissionen und Ressourcen eingespart werden.
Intelligente und umweltfreundliche Entsorgungslogistik
Mit der steigenden Menge an Abfällen, die wir weltweit produzieren, wächst die Bedeutung einer nachhaltigen Entsorgungslogistik. Sie umfasst die gesamte Prozesskette, von der Wertstofftrennung über die routenoptimierte Abholung bis zur Sortierung und Verarbeitung der Abfälle. Im Kern geht es darum, alle Prozesse durch Digitalisierung und Vernetzung zu optimieren, Ressourcen zu schonen sowie den CO2-Ausstoß zu verringern.
Durch die Sensorüberwachung des Füllstands von öffentlichen Abfallbehältern lassen sich z. B. Routen von Müllfahrzeugen in Echtzeit optimieren. Die Abfallbehälter werden nur dann angefahren, wenn sie fast voll sind. Aber auch in das Gebäudemanagement werden zunehmend smarte Abfalllösungen integriert: vom sensorüberwachten Abfallbehälter bis zur automatischen Steuerung der Reinigungsprozesse entsprechend dem Belegungsstatus. Die Daten der einzelnen Teilnehmer werden entweder lokal oder in der Cloud gesammelt und verarbeitet. Auch unterirdische Rohr-/Vakuumsysteme zur Müllsammlung und -entsorgung, wie sie in zahlreichen Pilotprojekten zum Einsatz kommen, bieten hohes Potenzial zur Reduktion der Entsorgungslogistik.
PC-based Control im Einsatz:
Digitale Vernetzung sichert die effiziente Energieversorgung
Die Optimierung der Energieeffizienz durch zukunftsfähige Steuerungslösungen gehört zu den Schlüsselkriterien einer nachhaltigen Entwicklung urbaner Lebenswelten. In allen Bereichen − von der Erzeugung grüner Energie in Wind-, Solar-, Biogasanlagen oder Wasserkraftwerken über intelligente Energiespeichersysteme bis zur Steuerung von Fernwärmesystemen − sind effiziente Lösungen auf Basis einer intelligenten Vernetzung gefragt.
Die dezentrale und unregelmäßige Zufuhr von Energie aus nachhaltigen Quellen sowie bidirektionale Energieflüsse erfordern die Vernetzung von Energieerzeugungs- und -speichersystemen mit den Verbrauchern in Smart Grids. Durch die Einspeisung von Energieinformationen kann schnell auf Änderungen im Netz reagiert werden; außerdem bieten intelligente Netze die Möglichkeit, Erzeugung und Nachfrage aufeinander abzustimmen. Dies erfordert − neben der Übermittlung von Informationen an den Verbraucher − auch das zeitgenaue Erfassen von Verbrauchsinformationen sowie ihre zeitnahe Übertragung an das Energienetz via Smart Metering.
Als langjähriger Automatisierungspartner der Windindustrie und der Photovoltaikbranche verfügen wir über Erfahrungen in der schnellen Windparkvernetzung, bei FLISR, der dezentralen Fehlerortung, -eingrenzung und Versorgungswiederherstellung, der Spannungs- und Blindleistungskompensation sowie der Überwachung der Stromqualität. Unser Automatisierungsbaukasten mit dem schnellen Feldbus EtherCAT bietet die optimale Grundlage zur Energiemessung und Sicherung der Netzwerkstabilität.
Komplexe Anforderungen stellt auch die Automatisierung intelligenter Speichersysteme, die bei der Einspeisung nachhaltiger Energiequellen Frequenzschwankungen ausgleichen und das Netz bei Produktionsengpässen stützen müssen: Dies setzt ein optimales Energiespeichermanagement auf Basis kontinuierlicher Erfassung und Überwachung von Energiedaten und eine schnelle Kommunikation über Fernwirkprotokolle voraus. Um dies zu erfüllen, unterstützt unsere Steuerungstechnik alle gängigen Kommunikationsstandards. Ein umfangreiches Portfolio an Messtechnikmodulen erlaubt die zuverlässige Erfassung von Temperatur, Druck und Durchflussmenge. Auch Condition Monitoring und Power Monitoring sind über entsprechende Interfaces in die Automatisierungsplattform integriert und bilden die Basis für eine vorausschauende Wartung und die Auswertung von Strom- und Spannungsrohdaten.
PC-based Control im Einsatz:
Effiziente und ressourcenschonende Wasserversorgung
Planer und Ingenieure im Bereich der Wasserwirtschaft stehen heute nicht nur vor der Herausforderung, die Versorgung mit sauberem Trinkwasser und die zuverlässige Abwasserentsorgung zu gewährleisten. Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung und des demografischen Wandels geht es zunehmend um Themen wie Nachhaltigkeit und Effizienz im Umgang mit der Ressource Wasser. Hier geraten bestehende Infrastrukturen oft an ihre Grenzen. Teilweise veraltete Systeme müssen nachgerüstet und neue Ansätze erprobt werden. In der Wasserwirtschaft besteht eine besondere Komplexität hinsichtlich der Anpassung an verschiedene Kommunikationswege, Steuerungen und Geräte, da in der Regel über die Jahre eine inhomogene Zusammenstellung verschiedenster Geräte zur Lösung von Spezialproblemen entstanden ist. Dazu kommen Anpassungen an diverse Softwarepakete, wie lokale Visualisierung, Datenlogger vor Ort sowie zentrale Leit- und Betriebsführungssysteme.
Die Lösung bietet unsere PC-basierte Steuerungstechnik: Sie eignet sich als durchgängige Steuerungsplattform sowohl zur zentralen Steuerung einer Kläranlage als auch zur dezentralen Regelung diverser Außenstationen wie Brunnen, Pumpstationen, Regenüberlaufbecken, Wasserturm, Sandfang, Vorklärung, mechanische und biologische Reinigung, Schlammbehandlung und Nachklärung. Aufgrund der Vielfalt an Schnittstellen unterstützt unsere PC-basierte Steuerung alle gängigen Kommunikationsmedien und -standards in die übergeordnete Prozessebene, z. B. über OPC UA, sowie in die Feldebene. Die Kommunikation über weite Entfernungen erfolgt via Cloud, Analogmodem, Funk, PC-Netzwerke oder Mobilfunknetze. Die Offenheit der PC-basierten Automatisierung ermöglicht auch die Adaption an bestehende Systeme, sodass ein Anlagenretrofit zur Verbesserung der Energieeffizienz problemlos realisierbar ist.
PC-based Control im Einsatz:
Auch die Tourismusbranche wirbt vermehrt mit Nachhaltigkeit
Der Tourismussektor ist der drittgrößte sozioökonomische Bereich der EU und spielt eine entscheidende Rolle für Wachstum und Beschäftigung. Der Kritik als Umweltsünder stellt sich die Branche und wirbt massiv mit den Themen Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Seit 2019 zeichnet die EU-Kommission jährlich zwei Städte als „EU Capital of Smart Tourism“ aus. Die Auszeichnung erhalten europäische Städte, die sich besonders in den Bereichen nachhaltiger, digitaler, innovativer und inklusiver Lösungen im Tourismus hervortun.
Beim Thema Nachhaltigkeit werden beispielsweise Recycling und Müllverwertung, die Umweltzertifizierung von Hotels und Restaurants, der Ausstoß von Treibhausgasen, die Erreichbarkeit des öffentlichen Nahverkehrs sowie Angebote für Leihfahrräder und E-Roller bewertet. Ein wichtiges Kriterium ist auch der Zugang zu touristischen Dienstleistungen und Produkten durch neue Technologien, wie eine App, die den Besucher zu den Sehenswürdigkeiten der Stadt leitet und Informationsmöglichkeiten über Hotels und Restaurants bietet.
Die Interaktion über das Smartphone hat sich auch auf Festivals, in Freizeitparks oder auf Kreuzfahrtschiffen durchgesetzt, um den Gast über Attraktionen vor Ort zu informieren. Vermehrt greift auch in diesen Marktsegmenten, die von einem hohen Energieverbrauch geprägt sind, ein Bewusstsein für Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit.
PC-based Control im Einsatz:
Beckhoff Technologie-Highlights für die Smart City
Das PC-based-Control-Prinzip: ideal für die Smart-City-Digitalisierung
Die IT- und PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff hat sich seit 1980 weltweit in den unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen, von der Maschinensteuerung über die Automatisierung von Windkraftanlagen bis hin zur Gebäudeautomation, bewährt. Was vor 40 Jahren als Außenseiterposition galt, entwickelte sich sehr schnell zu einem Standard in der Automatisierungsbranche. Es folgten kontinuierlich innovative Produktentwicklungen, welche heute als Meilensteine in der Automatisierungstechnik gelten, wie zum Beispiel das modulare Busklemmensystem, der Highspeed-Feldbus EtherCAT oder der Embedded-PC. Basis für die universelle Einsetzbarkeit der Beckhoff Technologie sind ihre leistungsmäßige Skalierbarkeit, ihre offenen Schnittstellen zu anderen Systemen sowie die Modularität der Hard- und Software.
Das Grundprinzip von IT- und PC-basierter Steuerungstechnik ist denkbar einfach: Es beruht auf einem leistungsfähigen Industrie-PC, flexiblen performanten Feldbusanschaltungen mit den angeschlossenen Peripheriegeräten für Sensorik und Aktorik sowie TwinCAT, der echtzeitfähigen Automatisierungssoftware. Die konsequente Nutzung von Technologien der IT-Welt und ihre Konvergenz zu Prinzipien der Automatisierungstechnologie haben zu einer immer weiter voranschreitenden Leistungs- und Funktionssteigerung sowie zu einer deutlichen Kostenreduktion der PC-basierten Steuerungstechnik geführt. So können mit PC-based Control alle Automatisierungsfunktionen zentral in einer Software abgebildet werden. Dazu gehören:
- Programmierung und Konfiguration (SPS)
- Motion Control
- Individuelle Visualisierung der Daten (HMI)
- Messtechnik und Analysefunktionen
- Diagnose und Condition Monitoring
- Anbindung an verschiedene Clouddienste und Webserver
- Machine Learning und Künstliche Intelligenz
Ihr Vorsprung mit PC-based Control:
- Bündelung aller Daten und Funktionalitäten in einem System als Basis für die Effizienz einer Smart City
- Hohe Performance zur energieoptimierten Regelung von Prozessen durch:
- Industrie-PCs mit leistungsstarken Prozessoren der neuesten Generation
- TwinCAT, die Software für Engineering und Echtzeitsteuerung
- EtherCAT, den Hochgeschwindigkeitsfeldbus
- Durchgängigkeit: eine Steuerung für alle Gewerke in Smart Citys
- Modularität: Funktionserweiterung und -änderung der Steuerung zu jedem Zeitpunkt
- Skalierbarkeit: Komponenten in allen Leistungskategorien und Bauformen
- Offenheit: Anbindung aller standardisierten Feldbusse
- Connectivity: einfache und sichere Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud
- hohe Verfügbarkeit: durch fortschrittliche Diagnose und prädiktive Wartungsfunktionen
- Schnittstellen zu allen gängigen Datenbanken für Historisierungen
- Beckhoff ist kompletter Systemanbieter mit tiefem Technologieverständnis sowie einem qualifizierten Partnernetzwerk
TwinCAT: die durchgängige Engineering- und Steuerungsplattform
Als durchgängiges Tool für Engineering, Runtime und Modellierung vereinfacht die Automatisierungssoftware TwinCAT die Steuerung komplexer Prozesse: Das heißt, Sie benötigen nur noch eine Software für Programmierung und Konfiguration. Mit TwinCAT steht Ihnen ein umfangreiches Paket an Funktionen und vorgefertigten Bausteinen zur Steuerung aller Gewerke einer Smart City zur Verfügung. Modular und skalierbar im Aufbau lässt sich die Software exakt auf die Anforderungen Ihrer Anwendung zuschneiden. Die Einbindung von TwinCAT in Visual Studio schafft die Möglichkeit, Automatisierungsobjekte parallel zu programmieren, wodurch sich das Handling von Projekten und das Arbeiten im Team vereinfacht. Die erzeugten Objekte können unabhängig von der Erstellungssprache Daten austauschen und sich gegenseitig aufrufen.
TwinCAT-3-Highlights:
- nur eine Software für Programmierung und Konfiguration
- Visual-Studio-Integration
- Unterstützung der objektorientierten Erweiterung der IEC 61131-3
- Verwendung von C/C++ als Programmiersprache für Echtzeitanwendungen
- Anbindung an MATLAB® und Simulink®
- offene Schnittstellen für Erweiterbarkeit und Anpassung an bestehende Tool-Landschaft
- Anbindung an alle gängigen Feldbusse
- flexible Laufzeitumgebung – aktive Unterstützung von Multi-Core CPUs
- Unterstützung von 32- und 64-Bit-Betriebssystemen (Windows, TwinCAT/BSD)
- automatische Codegenerierung und Projekterstellung mit dem TwinCAT Automation Interface
- PC-Schnittstellen (Netzwerk, PCI, USB, Festplatte) werden unterstützt
- Datenanbindung an Bedienoberflächen und andere Programme mittels offener Standards
(OPC UA, MQTT, ModBus, BacNet, ADS etc.)
Beckhoff unterstützt alle Kommunikationsstandards
Die leistungsstarke, PC-basierte Automatisierungsplattform übernimmt Steuerung, Datenverarbeitung, Konnektivität, Visualisierung, Fernwartung und Cloud-Anbindung. Aufgrund der offenen Schnittstellen in Soft- und Hardware eignet sie sich optimal zur zentralen oder dezentralen Steuerung der technischen Infrastrukturen in einer Smart City. Unsere Steuerungstechnik eröffnet die notwendigen Freiheitsgrade für den flexiblen Einsatz verschiedener IT-Architekturen – Edge- und Cloud-Konzepte können individuell eingesetzt werden.
Die unterschiedlichen Anwendungsbereiche einer Smart City interagieren auf technischer Ebene miteinander und tauschen Daten aus. Unsere Technik bietet die Möglichkeit, diese einzelnen Bestandteile der Stadt zu vernetzen und Synergieeffekte optimal auszunutzen. So können mit PC-based Control die unterschiedlichen branchenspezifischen Kommunikationsstandards in einem System integriert werden. Beispielsweise lassen sich folgende Protokolle integrieren:
- Gebäude: KNX, LON, Dali, BACnet, DMX, SMI, MP-Bus, M-Bus, EnOcean, RS232/RS485, Modbus, Ethernet TCP/IP, FIAS, ...
- A/V- und Medientechnik: sACN, SMPTE-Timecode, Art-Net™, AES 70 (OCA), PosiStageNet und PJLink, ...
- Infrastruktur und Energie: IEC 61850, IEC 61400-XX, GOOSE, IEC 60870-5-10X, MQTT, OPC UA, IEEE 1588, ...
Von Big Data zu Smart Data: Intelligente Datennutzung als Grundlage für neue Geschäftsmodelle
Datenakquisition:
Jede Applikation und jede IT-Infrastruktur stellt individuelle Ansprüche an die Art der Datenbeschaffung: von SQL oder noSQL, Datei-basiert, lokal oder remote bis zum Cloud-basierten Data Lake. Für alle diese Szenarien steht eine Vielzahl etablierter TwinCAT-Produkte zur Verfügung.
Datenanalyse:
TwinCAT Analytics sichert eine vollumfängliche Datenanalyse: von der Datenakquisition über die Kommunikation und das Historisieren von Daten bis hin zur Auswertung. Die gesammelten Daten können außerdem in webbasierten Dashboards dargestellt werden. Aus den Daten lassen sich mit entsprechenden Analysewerkzeugen alle Informationen für vorausschauende Wartung ableiten.
Maschinelles Lernen:
TwinCAT Machine Learning ist die in TwinCAT integrierte Lösung für Maschinelles Lernen (ML). Die Vorteile von PC-based Control, die aus der Systemoffenheit durch die Nutzung von Standards resultieren, sind auch für ML-Anwendungen gegeben. Zudem wird die Ausführung der ML-Modelle in Echtzeit realisiert. Die Idee des Maschinellen Lernens ist es, Lösungen für bestimmte Aufgaben nicht mehr durch klassisches Engineering zu erarbeiten und in einen Algorithmus zu überführen. Vielmehr soll der Algorithmus anhand von Beispieldaten erlernt werden. Wir bieten für den gesamten Kreislauf von Datenaufnahme, über Modell-Training bis zum Deployment des gelernten Modells einen geschlossenen Workflow.
Highspeed-Kommunikation mit EtherCAT
Der schnelle Feldbus EtherCAT verfügt über alle notwendigen und wünschenswerten Eigenschaften für die Vernetzung der Steuer- und Messdaten in Smart Citys sowie zur Kommunikation mit Clouddiensten. Aufgrund seiner hohen Bandbreite eignet sich EtherCAT nicht nur für die Verarbeitung sämtlicher Standardsignale sondern auch für hochpräzise Messtechniksignale. Durch die Vielzahl an EtherCAT-Schnittstellen lassen sich Standardfeldbusse wie PROFINET, DeviceNet und weitere problemlos im Feld einbinden. Dabei kann das System auch kabelredundant aufgebaut werden.
Die generellen Vorteile von EtherCAT sind:
- hohe Geschwindigkeit
- einfache Diagnose
- flexible Topologie
- Ansteuerung von bis zu 65.000 Teilnehmern
- EtherCAT ermöglicht die Übertragung von bis zu 64 kBit pro Slave
- perfekte Synchronisation
Beckhoff Produkt-Highlights für die Smart City
Optimal geeignet als Steuerung oder Edge-Device in Smart Citys: die C60xx-Serie
Die mit dem C6015 gestartete Serie ultrakompakter Industrie-PCs hat sich durch ihre flexiblen Einsatzmöglichkeiten äußerst erfolgreich am Markt positioniert. Als robuster Schaltschrank-IPC mit einer Intel®-Atom™-CPU mit bis zu vier Kernen mit 1,91 GHz, eignet sich der C6015 für Automatisierungs-, Visualisierungs- und Kommunikationsaufgaben. Die geringen Abmessungen von 82 x 82 x 40 mm und die flexiblen Montagemöglichkeiten machen den lüfterlosen Multi-Core-PC zur idealen Steuerung für Anwendungen mit hoher Leistungsanforderung bei minimalem Einbauraum in nahezu allen Bereichen einer Smart City. Neben vielfältigen Automatisierungsaufgaben eignet sich der C6015 als IoT-Gateway bzw. Edge-Device vor allem für den Einsatz in Industrie-4.0-Anwendungen.
- Der nur 82 x 82 x 66 mm große Multicore-Rechner C6017 ergänzt die Familie um eine Variante mit weiteren optionalen Schnittstellen.
- Wegen seiner hohen Rechenleistung eignet sich der C6025 besonders gut für anspruchsvolle Steuerungsanwendungen, die auch den Aspekt der Green-IT berücksichtigen. Die Grundlage dafür bildet der Prozessor Intel® Core™ i U, der deutlich weniger Energie aufnimmt.
- Mit dem C6030 stehen Vorteile wie geringer Platzbedarf sowie flexible Montage, auch für komplexe Applikationen mit höchsten Leistungsanforderungen, zur Verfügung.
- Der C6032 verfügt über eine weitere Platinenebene für modulare Schnittstellen- und Funktionserweiterungen. Durch die Verwendung von kompakten PCIe-Modulen lässt er sich perfekt an die jeweilige Applikation und das Anforderungsprofil anpassen.
Der universelle Grundbaustein für die Automatisierung
Die Verdrahtung der I/O-Signale erfolgt dezentral an Feldbusgeräten oder zentral an der Steuerung. Die verfügbaren herstellerspezifischen Feldbusgeräte mit fester Ein-/ Ausgabekonfiguration und Bauform machen es erforderlich, dass oft ein ganzes Bündel von Geräten mit ähnlichen Funktionen eingesetzt werden muss. Aus dieser komplexen Signalerfassung resultieren hoher Material-, Installations-, Planungs- und Dokumentationsaufwand sowie hohe Kosten bei späteren Änderungen oder Erweiterungen. Mit unseren Kommunikationsklemmen sind Feldbusfunktionalitäten auch in Form einer Standardbusklemme verfügbar. Dies ist besonders für Bussysteme von Vorteil, die in ein übergeordnetes System integriert werden, sodass nur ein System für das Subsystem und die übergeordnete Busanschaltung benötigt wird.
Durchgängige Energieverbrauchsmessung im Smart Building
Energieeffizienz spielt im Bereich der Gebäudeautomation eine große Rolle. Um Kosten zu sparen, müssen Energieverbräuche gesenkt und Prozesse optimiert werden. Zur Realisierung einer energetischen Betriebsführung von Gebäuden und Anlagen ist es erforderlich, in möglichst kurzen Zeitintervallen die Verbräuche von Wasser, Strom und Wärme zu erfassen.
Zur Unterstützung kostenoptimierender Energiemanagementsysteme bieten wir mit PC-based Control die Möglichkeit, Energiedaten über ein vollständig in die Standardsteuerung integriertes Monitoring-System zu überwachen, zu messen und zu analysieren. Spezifische I/O-Komponenten erlauben die hochpräzise und transparente Erfassung sämtlicher Energiedaten eines Gebäudes. Die Aufbereitung und Analyse der Daten erfolgt über die Steuerungssoftware TwinCAT. Einsparpotenziale können so vollumfänglich ausgeschöpft und die Basis für die DIN EN ISO 50001 hergestellt werden. Mit einem breiten Portfolio an Busklemmen und EtherCAT-Klemmen für das Energiemanagement liefert Beckhoff die passende Technologie für die laufende Überwachung des Energieverbrauchs sowie für die detaillierte Verbrauchsanalyse.
Beckhoff Klemmen zur direkten Strommessung:
Softwaretools und –bibliotheken für die Gebäudeautomation
Um das Engineering von Anwendungen in der Gebäudeautomation so effizient und einfach wie möglich zu gestalten, haben wir einen umfangreichen Baukasten an Softwaretools, -bibliotheken und Applikationsbeispielen entwickelt. Als Basis dient die kostenlose Programmierumgebung TwinCAT Engineering (TE1000). Sie ermöglicht eine freie Programmierung nach IEC 61131-3 und eröffnet dem Systemanwender ein Maximum an Flexibilität bei der Lösung seiner Aufgaben.
Die Basisfunktionen zur Automation aller Gewerke der Gebäudeautomation – von einfachen Logikbausteinen über PID-Regler bis hin zur sonnenstandsabhängigen Lamellennachführung der Jalousien – sind in der Gebäudeautomationsbibliothek TwinCAT 3 Building Automation (TF8040) enthalten. Mit den Funktionsbausteinen der TwinCAT 3 Building Automation steht dem Systemintegrator ein umfangreiches Portfolio fertiger Applikationen, die sogenannten Templates, zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um praxiserprobte und ausführlich dokumentierte Programmbausteine, die von Anwendungen in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik bis hin zu den Raumautomationsfunktionen des Sonnenschutzes und der Lichtsteuerung reichen. Sie vereinfachen dem Systemintegrator die Einarbeitung in das System und gewährleisten eine hohe Anlagenfunktionalität. Dadurch erhöht sich die Qualität der Ausführung sowie die Wiederverwendbarkeit der erstellten Programme.
Zur Einbindung der Beckhoff Automationsstationen in die übergeordnete Management- und Bedienebene ist die Kommunikation via BACnet und OPC UA gleich in die Templates integriert. Je nach gewünschtem Kommunikationsprotokoll stehen hierfür die TwinCAT-Funktionen TwinCAT 3 OPC UA (TF6100) und TwinCAT 3 BACnet/IP (TF8020) zur Verfügung.
Mit dem TwinCAT 3 IoT Data Agent (TF6720) ist die PC-basierte Steuerungsplattform „ready for cloud“. Er holt die dafür konfigurierten Prozessdaten eigenständig ab und überträgt sie an einen Kommunikations- oder Datendienst in der Microsoft-Azure™- oder der Amazon-Web-Services (AWS)-Cloud; alternativ versendet er die Prozessdaten an einen MQTT- oder AMQP-Message-Broker.
Die Anlagenbedienung und -parametrierung kann vor Ort am Schaltschrank via Touch-Panel oder aus der Ferne mittels einer integrierten HTML5-Web-Visualisierung erfolgen. Bei höheren Anforderungen an die Bedienfunktionalität und zur Unterstützung von Web-Technologien, wie beispielweise ein responsives Design, empfiehlt sich die Softwarebibliothek TwinCAT HMI (TF2000). Sie unterstützt alle grundlegenden Bedien- und Monitoringfunktionen, wie Anlagengrafiken, Alarm- und Ereignislisten, Zeitschaltplanung und Trends.
Mit TwinCAT HMI: schnell zur individuellen Bedienoberfläche
TwinCAT HMI setzt konsequent auf weit verbreitete IT-Standards wie HTML5, Java Script und CSS. Durch die Integration eines vollgrafischen Editors mit einer umfangreichen Toolbox in die gewohnte TwinCAT-Engineering-Umgebung ist die Erstellung umfangreicher Visualisierungsseiten mit wenig Aufwand möglich. Kundenspezifische Funktionen, die nicht Bestandteil der Visualisierungstoolbox sind, können über oben genannte IT-Standards oder höhere Programmiersprachen umgesetzt werden. Die erstellten Visualisierungen sind clientseitig plattformunabhängig und responsiv. Zahlreiche Anwendungsszenarien sind möglich: von der lokalen Panel-Lösung bis zu Multi-Client-, Multi-Server- und Multi-Runtime-Konzepten.
Beckhoff setzt auf IT-Standards:
- Visual Studio® für das Engineering
- HTML5 für das Design
- TLS für die sichere Kommunikation
- Ausführung der Bedienoberfläche auf jedem HTML-fähigen Browser – unabhängig von Betriebssystem, Auflösung, Display
Gebäudeautomation
PC-based Control von Beckhoff integriert alle Funktionen der Gebäudeautomation auf einer Steuerungsplattform.
Infrastruktur
PC-based Control: die intelligente Automationslösung für energieeffiziente Infrastrukturbauten
Wasser- und Abwasserbehandlung
Intelligente Automatisierung von Wasser- und Abwasserbehandlung
Lager- und Distributionslogistik
Skalierbar und hochperformant: PC-based Control von Beckhoff für Steuerungs- und Antriebstechnikaufgaben in der Lager- und Distributionslogistik.
Energie- und Leistungsmessung
IIoT-fähige Lösungen bieten Transparenz für Maschinen und Energieverteilung.
Windenergieanlagen
Mehr als 125.000 Windenergieanlagen bis zu einer Größe von 16 MW wurden weltweit mit Beckhoff Technologie automatisiert.
Rechenzentren
PC-based Control ermöglicht die Steuerung aller Gewerke in einem Data Center.
Entertainment-Industrie
Ultimative Besuchererlebnisse: PC-based Control für die Entertainment-Industrie