Use-Case Predictive Maintenance für Baukrane mit einem VPN-Connectivity-Server

Redakteur: Stefan Guggenberger

Krane und andere Baumaschinen werden an zahlreichen und oft weit verteilten Einsatzorten eingesetzt. Durch den Einsatz von Predictive Maintenance kann die Wartung daher deutlich effizienter und sicherer ablaufen. Wie das funktioniert, zeigt ein Anwendungsfall aus der Praxis.

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Treten Probleme auf, die der Kranbediener nicht lösen kann, erhalten die Servicetechniker einen Zugriff auf die gesamte Steuerung, egal wo der Kran gerade aufgestellt ist.
Treten Probleme auf, die der Kranbediener nicht lösen kann, erhalten die Servicetechniker einen Zugriff auf die gesamte Steuerung, egal wo der Kran gerade aufgestellt ist.
(Bild: gemeinfrei // Unsplash)

Der Automatisierungsanbieter SKA nutzt LTE-Mobilfunk-Router und den OpenVPN-Connectivity-Service von Iotmaxx für Wartung und Service seiner Kransteuerungen für Turmdrehkräne. So möchte SKA seinen Mitarbeitern und Kunden ermöglichen, sowohl aus der Zentrale als auch von mobilen Endgeräten auf die Steuerung der Kräne am Einsatzort zuzugreifen.

Um die mobilen Serviceprozesse abzusichern, wurde für die Teilnehmer ein virtuelles privates Netzwerk (VPN) geschaffen. Damit soll nicht nur eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung der Daten gegeben sein, sondern auch die Erreichbarkeit der Steuerungen über das Mobilfunknetz und das Internet gewährleistet werden. Um die Sicherheit noch weiter zu erhöhen, bieten die verwendeten Router zusätzlich die Möglichkeit, sich nur ‚on Demand‘ mit dem Netzwerk zu verbinden, etwa durch den Empfang einer speziellen SMS. Kernstück des VPN-Netzwerkes ist der VPN-Connectivity-Server, der als Vermittlungsstelle für alle Teilnehmer agiert. Auf diese Lösung von Iotmaxx greift die SKA SPS-Technik aus Sögel im Emsland zurück.

Probleme erkennen, bevor der Fehlerfall eintritt

Mit 35 Jahren Branchenerfahrung in der Automatisierungstechnik rüstet SKA heute häufiger im Auftrag von Kran- und Baumaschinen-Verleihern die Kanzeln von Baukranen mit individuell angepassten Steuerungen aus. Durch die zahlreichen, weit verteilten Einsatzorte der Maschinen verursachten Ausfälle der Steuerungstechnik früher einen längeren Stillstand und hohe Kosten, denn oft vergeht Zeit, bis die Servicetechniker den Standort erreicht, die Ursache ermittelt und erforderliche Ersatzteile beschafft haben. Mit der vernetzten Steuerung via VPN können viele Aufgaben jetzt zeit- und kostensparend aus der Ferne erledigt werden. Häufig können Probleme sogar frühzeitig erkannt werden, bevor der Fehlerfall eintritt.

Connectivity Lösungen aus einer Hand machen Kommunikation sicherer

Treten Probleme auf, die der Bediener in seiner Kanzel nicht eigenständig lösen kann, so erhalten die Servicetechniker von SKA einen Zugriff auf die gesamte Steuerung, egal wo der Kran gerade aufgestellt ist. Zu diesem Zweck ist im Schaltschrank des jeweiligen Krans ein Mobilrouter verbaut, der über das lokale Netzwerk mit der Kransteuerung in Verbindung steht. Die in einem Metallgehäuse verbauten Router sind zu diesem Zweck für die Hutschienenmontage vorbereitet. Über den Router und eine Mobilfunkverbindung findet die Kommunikation mit der Zentrale statt, die somit aus der Ferne Zugriff auf die Steuerung hat, eine Fehlerdiagnose stellen kann und defekte Bauteile bestenfalls sofort ermittelt. Um den Datenschutz zu gewährleisten und sicherzustellen, dass kein Zugriff auf die Steuerung des Krans erfolgt, während dieser in Betrieb ist, muss die Verbindung über einen Schlüsselschalter durch den Kranführer autorisiert werden. Dieses Feature des Routers ermöglicht es beispielsweise Fernwartung durch Dritte zuzulassen, aber trotzdem die Kontrolle über den Zugriff auf die Steuerung zu haben. Für die Verwaltung und Vermittlung der verschlüsselten mobilen Verbindungen wird ein VPN-Connectivity-Server verwendet. Die Nutzung einer Lösung aus einer Hand soll dabei eine komfortable Bedienung sowie ein optimiertes Zusammenspiel der einzelnen Komponenten ermöglichen.

Alle Kunden unabhängig auf einem Server

So ist Fernwartung von Endgeräten über das Mobilfunknetz und das Internet mit dem VPN-Connectivity-Server organisiert.
So ist Fernwartung von Endgeräten über das Mobilfunknetz und das Internet mit dem VPN-Connectivity-Server organisiert.
(Bild: Iotmaxx)

Der VPN Connectivity Server bietet die Option, die über 1000 möglichen Clients auf jedem der beiden unabhängigen VPN Server in bis zu 64 Gruppen aufzuteilen. SKA nutzt diese Funktionalität, um verschiedene Client-Gruppen zu erstellen und mehrere Kunden mit dem System anzubinden. So können kundenbezogene Aufträge an allen zugehörigen Kransteuerungen abgearbeitet oder Pakete für Verbindungs- und Wartungsservice nach Kundenwunsch angeboten werden. Gleichzeitig können aber ebenso Updates oder Wartungsarbeiten, die alle Kunden betreffen über das System ausgeführt werden. SKA spart sich durch den OpenVPN-Connectivity-Server in Verbindung mit dem LTE-Router im Vergleich zur bisher genutzten VPN-Lösung viel Aufwand für die Konfiguration und Administration der Router im Feld. Auch die Wartung einer eigenen VPN-Lösung entfällt. Während Neuprojekte bei SKA bereits serienmäßig an den VPN-Connectivity-Server angebunden werden, nimmt SKA bei den Bestandskunden aktuell ein Upgrade auf neue Mobilfunk-Router vor, damit bei der bald anstehenden Abschaltung des 3G-UMTS-Netzes alle Turmdrehkräne mit SKA-Steuerungen im Feld im wahrsten Sinne des Wortes funktions- und zukunftssicher ‚aufgestellt‘ sind.

Vorteile des VPN-Connectivity-Servers

Durch die zwei unabhängigen VPN-Server mit jeweils über 1.000 Clients in bis zu 64 Gruppen wird nur eine feste öffentliche IP-Adresse pro Server und nicht eine pro Endkunden benötigt. Damit kann beispielsweise ein Dienstleister jedem seiner Kunden eine eigene Gruppe zuweisen, ohne dass die Geräte unterschiedlicher Kunden miteinander kommunizieren können. Der Dienstleister selbst kann aber im Falle einer Wartung für seine Kunden auf alle Gruppen beziehungsweise Endgeräte zugreifen.

Mit einem Testkran auf dem eigenen Firmengelände entwickelt und verbessert SKA die Kransteuerungen.
Mit einem Testkran auf dem eigenen Firmengelände entwickelt und verbessert SKA die Kransteuerungen.
(Bild: SKA)

Ein großer Vorteil des VPN-Connectivity-Servers ist die Fähigkeit, OpenVPN-Zertifikate für alle Teilnehmer automatisch zu erstellen. Diese können dann, eingebettet in der VPN-Konfiguration, vor der Montage auf die Router eingespielt werden. So können sich die Router sofort mit dem gewünschten VPN-Server verbinden. Das erspart Zeit für die komplexe Zertifikatserstellung mittels weiterer Software. Zusätzlich werden OpenVPN-Konfigurationsdateien mit integrierten Zertifikaten für OpenVPN-Software Clients erstellt. Diese können auf Windows-, Linux- und Mac-PCs genutzt werden, die sich mit den Endgeräten im Feld verbinden sollen. Der VPN-Connectivity Server bietet darüber hinaus eine Übersicht aller aktiven Verbindungen und die Protokollierung von On- und Offline-Zeiten aller Teilnehmer.

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