App zur Bedienung und Steuerung von Tiefkühlzellen und -kammern

10/12/2024

Abstrakte Darstellung von vernetzten Tiefkühlzellen, die per App gesteuert werden können

Aufgabe

Unser Kunde baut vollintegrierte Tiefkühlzellen und Kältekammern für pharmazeutische Anwendungen. Zur Bedienung und Steuerung seiner Kammern benötigt er eine passende Software bzw. App. Die App soll modern und benutzerfreundlich sein, um die Funktionen der Kühlzelle zu steuern: Einschalten / Ausschalten, Einstellen von Temperaturprofilen und Betriebszuständen, Management von Warnungen und Alarmen. Die Software muss dabei direkt an der Kältekammer nutzbar sein – bevorzugt über Touch-Displays, welches außerhalb an den Tiefkühlzellen angebracht sind. Über die Anwendung getätigte Einstellungen und Befehle müssen an die Steuerung der Tiefkühlzellen übertragen werden. Unterstützt werden dabei verschiedene Ethernet-Protokolle, darunter z.B. OPC UA, ModbusTCP und HTTP/s.

Technologiebasis und GUI Framework

Wir haben uns bei der Umsetzung für eine Python basierte Anwendung entschieden, die für einen Ubuntu-Linux Panel PC entwickelt wird. Als GUI Framework nutzen wir Python-Kivy, da Kivy in Kombination mit Ubuntu gute Unterstützung für Touchgesten bietet.

Kommunikation mit dem Kälteaggregat

Bei der Kommunikation mit dem Kälteaggregat kam OPC UA zum Einsatz. OPC UA kann mit einer entsprechenden Bibliothek in Python genutzt werden und bietet sich vor alle deshalb an, da es eine Publish/Subscribe (PubSub) Architektur implementiert.

Einbindung in das lokale Netzwerk

Um die Anwendung auf dem Touchpanel auch im lokalen Netzwerk nutzen zu können, wurde auf dem Touchpanel VNC aktiviert. Mit dem VNC Protokoll ist es möglich das lokale Display auf ein Smartphone, Tablet-PC oder einen anderen Computer im Netzwerk zu spiegeln und zu steuern (so, als befände man sich direkt davor).

Datenerfassung & IoT

In die Software haben wir eine Cloud-Anbindung integriert. Diese liest die Betriebsdaten der Tiefkühlzelle und des Kälteaggregates über OPC UA aus und pusht diese in die Siincos Machine Cloud. Die Cloud verfügt über eine Weboberfläche, welche die Betriebsdaten als Liniendiagramm visualisiert. Alarme und Warnungen können ebenfalls eingesehen werden, bei besonders kritischen Meldungen benachrichtigt die Cloud den zuständigen Techniker oder Betreiber.

Zusammenfassung Tech Stack

Hardware: Intel N4200 basierter Panel-PC mit 14” Touchdisplay (kapazitiv)
Betriebssystem: Ubuntu Linux 22.04 LTS
App und GUI: Python, Kivy
Kommunikation mit Steuerungshardware: opcua-asyncio

Aufgrund von NDAs mit unserem Kunden / Auftraggeber können wir leider keine Screenshots zeigen oder detailliertere Einblicke in das Projekt geben.

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