Einführung in MQTT und die Siemens SPS

Einführung in MQTT und die Siemens SPS

Was ist MQTT?MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein leichtgewichtiges Protokoll, das häufig für IoT-Anwendungen verwendet wird. Es ermöglicht den Austausch von Nachrichten zwischen Geräten (Publish-Subscribe-Modell) über ein zentrales Element, den sogenannten Broker.

Was ist eine Siemens SPS

?Eine Siemens SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) ist ein industrielles Steuerungssystem, das Prozesse in Biogasanlagen wie Pumpen, Ventile oder Sensoren steuert und überwacht. Moderne SPS-Systeme können über Protokolle wie MQTT Daten mit anderen Systemen austauschen.

Aufbau einer MQTT-basierten Kommunikation zwischen Siemens SPS und dem Stromfee-Tagebuch

1. Anforderungen:

   • Siemens SPS mit MQTT-Unterstützung: Neuere Modelle der Siemens SPS (z. B. S7-1200 oder S7-1500) unterstützen MQTT nativ oder über Zusatzmodule wie IoT2040.

   • MQTT-Broker: Software wie Mosquitto oder HiveMQ, die Nachrichten zwischen SPS und Stromfee-Tagebuch vermittelt.

   • Stromfee-Tagebuch: Dies ist die zentrale Anwendung zur Energieüberwachung und -optimierung. Sie verwendet MQTT, um Daten von der SPS zu empfangen und darzustellen.

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Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. MQTT-Broker einrichten

• Installiere einen MQTT-Broker (z. B. Mosquitto) auf einem Server oder lokal.

• Konfiguriere den Broker, indem du Port (standardmäßig 1883) und Authentifizierungsdaten einstellst.

• Teste den Broker mit einem MQTT-Client wie MQTT.fx oder mosquitto_pub/mosquitto_sub.

  
  

2. Siemens SPS konfigurieren

• MQTT-Funktion aktivieren: Falls die SPS MQTT nativ unterstützt, aktiviere MQTT in der TIA-Portal-Software.

• MQTT-Library einbinden: Bei älteren Modellen oder fehlender MQTT-Unterstützung kannst du eine zusätzliche Bibliothek wie Simatic IOT2040 MQTT einbinden.

• Topics definieren:

  • Beispiele für Topics:

    bash

    Code kopieren

    biogasanlage/sensor/temperatur biogasanlage/sensor/druck biogasanlage/motor/drehzahl

• Nachrichten konfigurieren:

  • Formatiere die Nachrichten im JSON-Format, z. B.:

    json

    Code kopieren

    { "temperatur": 35.6, "druck": 1.2, "zeitstempel": "2024-12-11T12:30:00Z" }

3. Tests und Optimierungen

• Simulationsdaten senden: Teste die Verbindung, indem du simulierte Daten von der SPS an den Broker sendest.

• Datensicherheit prüfen: Sichere die MQTT-Kommunikation mit TLS-Verschlüsselung und Authentifizierung.

• Fehlerbehandlung implementieren: Stelle sicher, dass die Stromfee-Software Ausfälle des Brokers oder der SPS erkennen und protokollieren kann.

Beispielanwendung:

Überwachung der Biogasanlage

• Temperaturüberwachung: Die SPS sendet minütlich die Temperatur des Gasspeichers. Überschreitet die Temperatur 40°C, erzeugt das Stromfee-Tagebuch eine Warnmeldung.

  
  

  

  
  
  
  

• Motorüberwachung: Drehzahlen und Betriebsstunden des Motors werden erfasst und im Stromfee-Dashboard angezeigt. Dies unterstützt die Wartungsplanung.

  
  

  

  
  
  
  

Vorteile für Biogasanlagenbetreiber

• Echtzeitüberwachung: Anlagenzustände sind jederzeit einsehbar.

• Optimierung: Mit den gesammelten Daten lassen sich Betriebsabläufe analysieren und optimieren.

• Nachvollziehbarkeit: Alle Daten werden im Stromfee-Tagebuch protokolliert und können für Berichte genutzt werden.

  
  

Mit dieser Integration können Betreiber ihre Anlage effizienter und transparenter steuern, was Zeit und Kosten spart.