Argomenti 15 luglio 2020
Digitale e indipendente con MTConnect

La transizione digitale richiede un maggiore networking tra componenti, macchine, impianti di produzione e persino aziende differenti. Gradualmente i produttori stanno attrezzando le loro macchine per lo scambio di informazioni.

Tuttavia, molte macchine attualmente utilizzate nell'industria di trasformazione funzionano ancora come unità chiuse. Al massimo, le macchine hanno accesso ai sensori per rilevare temperature, punti di riferimento e tempi di ciclo. Tuttavia, non hanno la capacità di inoltrare questi dati importanti. Pertanto, la digitalizzazione potrebbe già terminare a livello di macchina,

I vantaggi per te offerti da MTConnect:

L'interfaccia digitale MTConnect per i controllori PFC100 della WAGO consente il collegamento in rete delle macchine utilizzando uno standard open source ed esente da licenza.
MTConnect è un'interfaccia digitale universale basata su un semplice standard ETHERNET, in questo modo può essere integrata facilmente nelle macchine esistenti.
Questo semplice concetto consente alle aziende con macchine e processi complessi di digitalizzare senza sforzo il proprio ambiente di produzione.

Ciò contraddice la filosofia di base dell'Industria 4.0: "Raccogliere e utilizzare i dati per rendere i processi più efficienti, per produrre con la massima efficienza e sfruttarli per creare vantaggi competitivi". Ciò significa che l'Industria 4.0 può funzionare solo se tutte le informazioni pertinenti sono disponibili al momento giusto. La capacità di monitorare, regolare e controllare ogni aspetto di un'area di produzione in tempo reale diventa così sempre più importante. Le macchine devono essere in grado di comunicare tra di loro e con i sistemi di livello superiore. Per questo motivo, gli approcci che puntano a realizzare uno standard di comunicazione uniforme stanno diventando sempre più comuni.

Un linguaggio macchina uniforme?

Sebbene la visione di un linguaggio macchina uniforme suoni come facile e logica, vi sono stati solo pochi approcci convenzionali alla ricerca di una soluzione. Tuttavia, sono anche spesso difficili e costosi da implementare. Per esempio, se una macchina ha già un controllore moderno, il software può essere modificato in modo che i dati importanti possano essere inviati su una rete. Tuttavia, il software del controllore deve ancora essere programmato da esperti software, cosa che suona costosa e richiede tempo, e infatti è così.

Tante macchine, tante soluzioni

Un altro approccio è quello di dotare ogni macchina di un'applicazione specificatamente progettata per controllarla. Tuttavia, se sono presenti più macchine in un'area di produzione ed è richiesta un'applicazione specifica per ogni singola macchina, lo sviluppo di tutte queste opzioni può essere estremamente laboriosa. Inoltre, ogni applicazione richiederebbe una manutenzione e una documentazione individuale. Esiste una soluzione più semplice per il rilevamento e l'elaborazione dei dati di diversi tipi di macchine al fine di implementare i concetti di Industria 4.0? Un linguaggio macchina universale e standardizzato?

Soluzioni presenti sul mercato

Un solo linguaggio macchina non è mai realmente esistito. In Germania e in Europa, le aziende fanno spesso affidamento su OPC UA come protocollo di comunicazione M2M convenzionale nella produzione industriale per quei casi in cui è importante rilevare i dati da diversi tipi di macchine e convertire i dati in informazioni. Nel Nord America, un altro standard molto interessante è stato utilizzato per ben dieci anni: MTConnect. Le fondamenta del progetto sono state gettate nel 2006 nella riunione annuale dell'Association for Manufacturing Technology (AMT è l'organizzazione statunitense paragonabile al VDMA tedesco). A quel tempo, il problema fondamentale nella produzione industriale era che non esisteva un linguaggio uniforme tra le macchine utensili e gli altri sistemi nella linea di produzione. Il primo standard per la registrazione di tutti i dati macchina a un livello aziendale sovraordinato è stato creato nel 2008, MTConnect 1.0. L'Istituto MTConnect è stato fondato l'anno successivo, dedicato allo sviluppo del linguaggio standard.

Rilevazione, trasformazione e visualizzazione a basso costo

Il monitoraggio delle macchine può far venire alla luce ed evidenziare svariati problemi prima che questi portino a guasti dispendiosi. Il monitoraggio fornisce numeri specifici sui tempi di ciclo e supporta anche la pianificazione e la logistica. È qui che entra in gioco MTConnect: consentendo alle aziende di visualizzare i flussi di lavoro nelle aree di produzione, cosa che consente loro di ottimizzare i processi, scoprire i potenziali di risparmio e intraprendere le azioni necessarie in base alle informazioni ottenute. Lo standard open source e gratuito sfrutta protocolli Internet collaudati per trasformare i dati dalle apparecchiature di produzione in un formato standardizzato. In linea di principio, i dati ottenuti dalle macchine vengono forniti a un'applicazione, che a sua volta traduce i dati in metriche leggibili, che in ultima analisi consentono il monitoraggio remoto dello stato e dell'attività della macchina.

Adattatore, agente e applicazione

Lo standard MTConnect descrive tre componenti: un adattatore, un agente e un'applicazione. L'adattatore registra i dati della macchina, li standardizza e li trasferisce all'agente. L'agente segue un metodo XML prescritto che organizza i dati in un formato standard, non importa che tipo di macchina è monitorata. L'agente memorizza i dati e li inoltra all'applicazione su richiesta. L'applicazione successivamente memorizza i dati in un database e può mostrarli in una modalità comprensibile agli umani. In teoria, l'adattatore e l'agente possono anche essere gestiti separatamente l'uno dall'altro in una soluzione "solo agente". Diagrammi o tabelle vengono utilizzati per presentare i dati in uscita dalle macchine in un modo che è più semplice da comprendere per gli utenti.

Interfaccia digitale per comunicazione continua

MTConnect può quindi essere visto come un'interfaccia digitale universale. Dato che è basata su un semplice standard ETHERNET, può essere integrata facilmente nelle macchine esistenti senza interrompere il processo produttivo. Questa soluzione fornisce uno standard open source e senza licenza, che registra le informazioni sui dati che può, a sua volta, inoltrare a un software di analisi. MTConnect può essere integrato nelle fabbriche come un'interfaccia e connette il rilevatore di dati all'applicazione, lo collega a sua volta a un sito Web HTML e successivamente visualizza l'efficienza di questo stabilimento rispetto ad altri. Utilizzando questo semplice concetto le aziende con macchine e processi complessi possono digitalizzare senza sforzo il proprio ambiente di produzione.

I controllori PFC100 WAGO adesso includono MTConnect

Molte macchine non sono attrezzate per connettersi direttamente all'adattatore e all'agente MTConnect. Pertanto, WAGO ha sviluppato un'interfaccia digitale per il suo controllore PFC100 che consente una trasformazione senza interruzioni in un'area di produzione digitale. Questa interfaccia digitale completa comanda un sistema di ingresso del PFC100 industriale, in cui gli adattatori e gli agenti MTConnect sono già integrati. Fisicamente, appare sotto forma di una scheda SD, che viene semplicemente inserita nello slot appositamente previsto sul PFC100. Non serve alcuna programmazione. I dati macchina, come colonne di segnale, consumo di energia, velocità del motore o simili, possono essere richiamati facilmente. Gli ingressi sono configurati via Web Browser e sono analizzati in tempo reale. L'unico requisito aggiuntivo: un'applicazione software in grado di convertire i dati in diagrammi o tabelle comprensibili. Sulla base dei dati visualizzati, le aziende possono monitorare, tracciare e valutare l'efficienza totale della loro area di produzione e, infine, migliorare i loro risultati economici.

Protezione dagli accessi non autorizzati

MTConnect è uno standard di sola lettura. Ciò significa che le informazioni sono raccolte e trasmesse a un livello di controllo in cui vengono poi analizzate. Tuttavia il livello di controllo non invia alcuna informazione alle singole macchine. Diversamente da OPC UA, MTConnect non rispetta alcun regolamento di sicurezza IT definito. Questo aspetto presenta sia vantaggi che svantaggi. Tuttavia, utilizzando il controllore PFC100, i gap possono essere chiusi facilmente e in modo sicuro, poiché il controllore crittografa già tutti i dati dall'area di produzione e li trasporta a livello di controllo tramite una connessione OpenVPN o IPsec protetta. Pertanto, lo standard MTConnect e un'interfaccia digitale per il PFC100 di WAGO rappresentano una soluzione interessante per le aziende attive nel mercato nordamericano. WAGO attualmente supporta lo standard MTConnect 1.3.

Testo: Benjamin Böhm, Julia Grobe | WAGO

Foto: WAGO

WAGO al lavoro

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