Témata 1. září 2020
Digitálně a nezávisle s rozhraním MTConnect

Digitální transformace vyžaduje rozsáhlejší síťové propojení různých komponent, strojů, výrobních zařízení i celých společností. Výrobci proto postupně vybavují stroje tak, aby podporovaly bezproblémovou výměnu informací.

Řada strojů, které se dnes používají ve zpracovatelském průmyslu, je ale z hlediska komunikace izolována od okolního světa. Velká část z nich má sice přístup k senzorům pro detekci teploty, nastavených hodnot a dob cyklu, tato drahocenná data ale nejsou schopny předávat dál. Digitalizace tak končí už na úrovni stroje.

Přednosti rozhraní MTConnect

Digitální rozhraní MTConnect pro procesorové moduly WAGO PFC100 umožňuje síťové propojení strojů pomocí bezlicenčního open-source standardu.
Univerzální digitální rozhraní MTConnect je založené na jednoduchém standardu Ethernet. Díky tomu ho lze snadno integrovat do stávajících strojů.
Jednoduchá koncepce umožňuje podnikům snadno digitalizovat výrobní prostředí sestávající ze složitých strojů a procesů.

To je v rozporu s nosnou myšlenkou Průmyslu 4.0: „Shromažďovat a využívat data ke zvýšení efektivity procesů a dosažení maximální účinnosti výroby a na základě těchto dat získat náskok před konkurencí“. Koncepce Průmyslu 4.0 může fungovat pouze tehdy, když jsou ve správnou chvíli dostupné všechny relevantní informace. Stále důležitější je tudíž schopnost sledovat, upravovat a řídit každý aspekt výroby v reálném čase. Stroje musejí být schopné komunikovat mezi sebou navzájem i se systémy vyšší úrovně. Stále častěji se proto prosazují přístupy, které usilují o vytvoření společného komunikačního standardu.

Jednotný jazyk pro komunikaci mezi stroji?

Představa jednotného jazyka pro komunikaci mezi stroji zní jednoduše a logicky, dosud jsme se však dočkali pouze několika málo konvenčních pokusů o řešení. V praxi se však ukázaly jako příliš složité a nákladné. Například pokud už je stroj vybavený moderním řídicím systémem, je možné jeho software upravit tak, aby důležitá data po síti předával dalším zařízením. Software řídicího systému ale musejí upravit profesionálové. Zní to nákladně a pracně? A opravdu to tak je.

Mnoho strojů, mnoho řešení

Další přístup spočívá v tom, že se každý stroj vybaví individuálně navrženou monitorovací aplikací. Na výrobě se ale podílí více strojů, a protože je pro každý jednotlivý stroj zapotřebí specifická aplikace, může být takový vývoj extrémně pracný. Každá aplikace navíc vyžaduje individuální údržbu a dokumentaci. Neexistuje jednodušší řešení pro detekci a zpracování dat pro různé typy strojů, které by umožňovalo implementovat koncepci Průmyslu 4.0? Nějaký univerzální a standardizovaný jazyk pro komunikaci mezi stroji?

Řešení na trhu

Jednotný jazyk pro komunikaci mezi stroji nebyl ještě donedávna v rozsáhlém měřítku implementován. V případech, v nichž je důležité detekovat data z různých typů strojů a převádět je na informace, podniky v Německu a Evropě často spoléhají na standard OPC UA jako konvenční protokol pro M2M komunikaci v průmyslové výrobě. V Severní Americe se už dobrých deset let postupně prosazuje jiný velmi zajímavý standard: MTConnect. Půda pro celý projekt byla připravena v roce 2006 v rámci výročního zasedání Asociace pro výrobní technologie AMT (jedná se americkou obdobu německého Svazu strojírenského průmyslu VDMA). Základní problém podniků působících v průmyslové výrobě tehdy spočíval v neexistenci jednotného jazyka pro komunikaci mezi obráběcími stroji a dalšími systémy ve výrobní lince. První standard pro záznam všech strojních dat na nadřazené podnikové úrovni byl vytvořen v roce 2008 a dostal název MTConnect 1.0. V následujícím roce byl založen institut MTConnect Institute, který se věnuje vývoji standardizovaného jazyka.

Detekce, převod a zobrazení s minimem nákladů

Monitorování strojů dokáže odhalit a nahlásit řadu problémů ještě před vznikem nákladných závad. Poskytuje konkrétní čísla o dobách cyklů, čímž zároveň podporuje plánování a logistiku. Přesně v této oblasti se uplatňuje standard MTConnect: Podniku umožňuje vizualizovat a optimalizovat technologické procesy. Na základě takto získaných informací lze odhalit potenciál pro úspory a vyvodit potřebná opatření. Bezlicenční open-source standard využívá k převodu dat z výrobních zařízení do standardizovaného formátu osvědčené internetové protokoly. Data získaná ze strojů jsou poskytována příslušné aplikaci. Ta je převádí na čitelné naměřené údaje, na jejichž základě je možné vzdáleně monitorovat stav a aktivitu stroje.

Adaptér, agent a aplikace

Standard MTConnect sestává ze tří komponent: adaptéru, agenta a aplikace. Adaptér zaznamenává strojní data, standardizuje je a přenáší je do agenta. Agent dodržuje předepsané XML schéma, které data organizuje do standardního formátu bez ohledu na typ monitorovaného stroje. Rovněž zajišťuje dočasné uložení těchto dat, která pak na vyžádání předává aplikaci. Aplikace poté data ukládá do databáze a zobrazuje je v podobě srozumitelné lidem. Adaptér a agent lze provozovat také nezávisle na sobě v „agent-only“ řešení. Ke znázornění výstupních dat strojů se používají diagramy a tabulky, které jsou pro uživatele snadno pochopitelné.

Digitální rozhraní pro bezproblémovou komunikaci

Na standard MTConnect lze pohlížet jako na univerzální digitální rozhraní. Protože je založeno na jednoduchém standardu Ethernet, lze ho bez přerušování výrobního procesu snadno integrovat do stávajících strojů. Řešení nabízí bezlicenční open-source standard, který zaznamenává informace a předává je analytickému softwaru. MTConnect lze ve výrobních závodech implementovat jako rozhraní, které propojuje sběr dat s aplikací a aplikaci s HTML webem, na kterém se zobrazují informace o efektivitě tohoto závodu ve srovnání s ostatními. Tato jednoduchá koncepce umožňuje podnikům snadno digitalizovat výrobní prostředí sestávající ze složitých strojů a procesů.

Procesorové moduly WAGO PFC100 teď obsahují rozhraní MTConnect

Mnoho strojů nemá výbavu potřebnou k přímému připojení k adaptéru a agentu MTConnect. Společnost WAGO proto vyvinula digitální rozhraní pro svůj procesorový modul PFC100, které zajišťuje bezproblémový přechod na digitální výrobní prostředí. Toto rozsáhlé digitální rozhraní ovládá průmyslový vstupní systém PFC100, do kterého už jsou integrovány adaptéry a agenty MTConnect. Fyzicky má formát karty SD, která se jednoduše vkládá do slotu procesorového modulu PFC100. Není nutné žádné programování. Snadno je možné číst data ze stroje, například informace o stavu signalizačních sloupků, spotřebě energie, rychlosti motorů a podobně. Vstupy se konfigurují prostřednictvím webového prohlížeče a analyzují se v reálném čase. Jediné, co potřebujete navíc, je softwarová aplikace, která převádí data do přehledných diagramů nebo tabulek. Na základě vizualizovaných dat mohou podniky monitorovat, sledovat a vyhodnocovat celkovou efektivitu výroby a v konečném důsledku tak vylepšit ekonomické výsledky.

Ochrana před neoprávněným přístupem

MTConnect je standard určený výhradně ke čtení dat. To znamená, že shromážděné informace se přenášejí na úroveň řízení, kde probíhá jejich vyhodnocení. Úroveň řízení však do jednotlivých strojů neodesílá žádná data. Na rozdíl od standardu OPC UA neplní rozhraní žádné definované požadavky na zabezpečení IT. Z toho vyplývají jak přednosti, tak nevýhody. Mezery v zabezpečení lze ale snadno vyplnit použitím procesorového modulu PFC100, který standardně šifruje veškerá data z výrobní oblasti a na úroveň řízení je přenáší prostřednictvím bezpečného připojení OpenVPN nebo IPsec. Standard MTConnect a binární rozhraní pro procesorový modul WAGO PFC100 tak představují zajímavé řešení pro podniky působící na severoamerickém trhu. WAGO aktuálně podporuje standard MTConnect verze 1.3.

Text: Benjamin Böhm, Julia Grobe | WAGO

Fotografie: WAGO

WAGO v praxi

Další informace o Průmyslu 4.0

Standardy, modulární řešení a prediktivní údržba: Seznamte se s novými tématy a řešeními pro zpracovatelský průmysl nové generace.

SmartDATA

Od návrhu po hotový projekt

Transparentní data napříč celým hodnotovým řetězcem snižují náklady. Na podporu horizontální integrace nabízí společnost WAGO řešení smartDATA Engineering.

Rozhovor

Adaptabilní výroba

Unifikované standardy pomáhají strukturovat procesy a komunikaci. Proč tomu tak je, prozrazuje Dr. Tobias Voigt z Technické univerzity Mnichov.

Vaše kontaktní osoba ve společnosti WAGO

Kancelář Praha - Centrála

Vertrieb_kontaktmodul_kundenservice_vertrieb_mann_gettyimages_482100240_400x346

Nabídka doplňkových služeb:

Doporučujeme přečíst

Více z oblasti zpracovatelské techniky

Ať se jedná o modulární automatizaci procesů, ochranu před nebezpečím výbuchu, kybernetickou bezpečnost nebo koncepci Process 4.0 – WAGO nabízí řešení všech výzev, kterým toto odvětví čelí.

Ochrana proti výbuchu

Vědomosti, které pomáhají

Lidé, prostředí a procesy: Ochrana proti výbuchu je zásadní výzva, která vyžaduje zkušeného partnera schopného poskytnout účinné poradenství. Společnost WAGO vám ráda pomůže.

Modulární automatizace procesů

Budoucnost má jméno DIMA

Koncepce modulárních systémů řeší problémy vyplývající z neustále se měnících požadavků trhu. Společnost WAGO podpoří váš vývojový proces.

Témata 1. září 2020 Digitálně a nezávisle s rozhraním MTConnect