Tematy
Niezależna cyfryzacja za pomocą MTConnect

Zmiany związane z cyfryzacją wymagają przygotowania odpowiedniej infrastruktury IT i połączenia w sieć poszczególnych firm, zakładów produkcyjnych, maszyn i urządzeń. Producenci maszyn coraz częściej projektują urządzenia z myślą o wymianie informacji.

Wiele maszyn stosowanych obecnie w technice procesowej funkcjonuje jako jednostki autonomiczne. Są one wyposażone w czujniki do odczytywania temperatury, wartości zadanych, jak również czasów trwania cyklu. Nie potrafią one jednak przesyłać tych cennych danych. Problem ten można rozwiązać poprzez ich cyfryzację.

Zalety:

Cyfrowy interfejs MTConnect do sterowników PFC100 WAGO umożliwia połączenie maszyn w sieć poprzez otwarty standard Open Source, bez konieczności zakupu licencji.
MTConnect to uniwersalny, cyfrowy interfejs bazujący na standardzie ETHERNET, który bez problemu można zintegrować z dowolną maszyną.
Ta prosta koncepcja umożliwia firmom łatwą cyfryzację produkcji, zwłaszcza tym dysponującym złożonymi maszynami i procesami.

Jest to jednak sprzeczne z głównym założeniem Przemysłu 4.0: „Archiwizacja i analiza danych w celu stworzenia efektywnych procesów oraz maksymalnie efektywnej produkcji z myślą o większej konkurencyjności na rynku“. Koncepcja Przemysłu 4.0 ma sens tylko wtedy, jeśli wszystkie istotne informacje są dostępne we właściwym czasie. W związku z tym coraz większe znaczenie zyskuje aspekt monitoringu oraz sterowania danego obszaru produkcji w czasie rzeczywistym. Maszyny powinny być w stanie komunikować się między sobą oraz z nadrzędnym systemem sterowania. Z tego powodu coraz większą popularnością cieszą się rozwiązania oparte na jednolitym standardzie komunikacyjnym.

Spójny język maszyn?

Chociaż koncepcja stworzenia spójnego języka maszyn wydaje się być łatwa i logiczna, do tej pory pojawiło się niewiele koncepcji jej realizacji. Ich wdrożenie w życie okazuje się bowiem trudne i kosztowne. Jeśli dana maszyna jest wyposażona w sterownik, można ją zaprogramować w taki sposób, żeby możliwe było przesyłanie najważniejszych danych przez sieć. Należy wówczas opracować nowy program sterownika. Jest to jednak czasochłonne i wiąże się z dużym nakładem kosztów.

Wiele maszyn, wiele rozwiązań

Innym pomysłem jest koncepcja wyposażenia każdej maszyny w indywidualną aplikację, dzięki której możliwe będzie jej monitorowanie. Jeśli jednak proces produkcyjny wymaga zastosowania większej liczby maszyn, konieczne jest zastosowanie indywidualnej aplikacji dla każdej z nich, co oznacza duży nakład pracy. Dodatkowo każda aplikacja musi zostać przetestowana, należy również sporządzić odpowiednią dokumentację. Na rynku dostępne jest jednak narzędzie do odczytywania i przetwarzania danych z różnych typów maszyn, które jest łatwiejsze w obsłudze i zgodne z ideą Przemysłu 4.0. Uniwersalny, standaryzowany język maszyn?

Dostępne rozwiązania

Już od jakiegoś czasu maszyny nie komunikują się za pomocą jednego języka. Firmy w Niemczech i Europie z branży produkcji przemysłowej coraz częściej stawiają na OPC UA, popularny protokół komunikacyjny M2M, zwłaszcza w kontekście odczytywania danych z różnych typów maszyn oraz przetwarzania tych informacji. Innym, od dziesięciu lat coraz bardziej popularnym standardem, szczególnie w Ameryce Północnej, jest MTConnect. Miał on swoją premierę w 2006 roku na corocznej konferencji AMT (Association for Manufacturing Technology, porównywalnej z VDMA, tj. Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau). Wtedy największym problemem firm z branży produkcji przemysłowej był brak spójnego języka komunikacji głównie w kontekście obrabiarek oraz innych urządzeń. Już w 2008 roku pojawił się MTConnect 1.0 – pierwszy standard komunikacyjny przeznaczony dla fabryk, służący do odczytywania wszystkich danych dot. maszyn i ich przesyłania do nadrzędnego systemu sterowania. Rok później powstał Instytut MTConnect, który zajmuje się dalszym rozwojem tego standardu komunikacji.

Odczytywanie, kompilacja i prezentacja danych małym nakładem kosztów

Monitorowanie maszyn umożliwia zdiagnozowanie wielu problemów i uniknięcie kosztownych napraw. Dostarczane są nam konkretne dane o czasie trwania cyklu, co jest dużym ułatwieniem w projektowaniu urządzeń i logistyce. Głównym założeniem MTConnect jest umożliwienie firmom monitorowania oraz optymalizacji procesów produkcyjnych, obniżenia kosztów dzięki pozyskanym informacjom oraz szybszej reakcji w razie wystąpienia problemów. Standard Open Source, z możliwością korzystania z niego bez licencji, wykorzystuje sprawdzone protokoły internetowe do przetwarzania danych z maszyn produkcyjnych i przekształca je w standardowy format. Co do zasady dane dotyczące maszyn są udostępniane aplikacji, która konwerteruje je w dane pomiarowe do odczytu, co umożliwia zdalne monitorowanie statusu i aktywności maszyny.

Adapter, agent i aplikacja

Standard MTConnect składa się z trzech komponentów: adaptera, agenta i aplikacji. Adapter odczytuje dane dotyczące maszyn, następnie przesyła je do agenta jako dane znormalizowane. Agent odczytuje dane w przypisanym mu wcześniej pliku XML i udostępnia je w standardowym formacie, bez względu na typ maszyny. Agent zapisuje dane i przesyła je na zapytanie do aplikacji. Wreszcie możliwa jest czytelna wizualizacja danych zapisanych w bazie danych poprzez aplikację. Teoretycznie z adaptera i agenta można korzystać niezależnie wybierając opcję „only agent”. Do wizualizacji parametrów mocy danej maszyny stosuje się przejrzyste dla użytkownika diagramy i tabele.

Cyfrowy interfejs do komunikacji bezprzewodowej

MTConnect to uniwersalny, cyfrowy interfejs. Bazuje on na standardzie ETHERNET, dzięki czemu można go łatwo zintegrować z dowolną maszyną bez przerywania procesu. Rozwiązanie to umożliwia pracę w otwartym standardzie Open Source bez konieczności zakupu licencji, dzięki któremu możliwe jest odczytanie informacji i przesłanie ich bezpośrednio do oprogramowania w celu dalszej analizy. MTConnect to standard stosowany w fabrykach do łączenia bazy danych z aplikacją, która łączy się ze stroną HTML i udostępnia porównanie danych o efektywności poszczególnych obszarów produkcji w formie wizualizacji. Ta prosta koncepcja daje firmom dysponującym złożonymi maszynami i procesami możliwość łatwej cyfryzacji produkcji.

Sterownik PFC100 WAGO wyposażony w MTConnect

Wiele maszyn nie ma możliwości połączenia się z adapterem i agentem w standardzie MTConnect. Z tego względu WAGO wyposażyło swoje sterowniki PFC100 w cyfrowy interfejs i umożliwiło użytkownikom bezprzewodową komunikację z cyfrową wizualizacją danego obszaru produkcji. Ten kompleksowy, cyfrowy interfejs dysponuje systemem wejść na bazie PFC100, który jest zintegrowany z adapterem i agentem MTConnect. W rzeczywistości nie jest to nic innego, jak karta SD, którą wkłada się w specjalny slot w obudowie sterownika PFC100. Programowanie nie jest konieczne. Dzięki temu można w prosty sposób pozyskać dane dotyczące maszyn, w tym kolumny sygnalizacyjne, zużycie energii, prędkość obrotową silnika itd. Istnieje możliwość konfiguracji wejść w czasie rzeczywistym poprzez przeglądarkę internetową. Wymagana jest jedynie aplikacja programowa, która umożliwia konwersję danych w przejrzystą wizualizację w formie diagramów lub tabel. Na podstawie wizualizacji danych firmy produkcyjne mogą monitorować efektywność produkcji, dokonywać ewentualnych analiz oraz zwiększyć ekonomiczność swoich procesów produkcyjnych.

Ochrona przed włamaniem do systemu

W przypadku MTConnect chodzi o standard read-only. Oznacza to, że informacje są przechowywane i przesyłane do jednostki sterującej, gdzie dokonuje się ich analizy. Jednostka sterująca nie wysyła jednak żadnych informacji do poszczególnych maszyn. W przeciwieństwie do OPC UA, MTConncet nie spełnia żadnych zasad bezpieczeństwa IT. Może to mieć zarówno pozytywne, jak i negatywne skutki. Przy zastosowaniu sterownika PFC100 bardzo łatwo wypełnić tę lukę, gdyż wszystkie dane produkcyjne można zaszyfrować już w samym sterowniku i przesłać je poprzez zabezpieczone połączenie OpenVPN lub IPsec bezpośrednio do jednostki sterującej. Tym samym standard MTConnect oraz propozycja cyfrowego interfejsu dla sterownika PFC100 WAGO są szczególnie interesujące dla firm aktywnych na rynku Ameryki Północnej. WAGO wspiera standard MTConnect 1.3.

Tekst: Benjamin Böhm, Julia Grobe | WAGO

Zdjęcie: WAGO

WAGO w praktyce

Referencje dotyczące przemysłu 4.0

Standardy, modularność i zapobieganie awariom: poznaj nowe trendy i rozwiązania dla przemysłu procesowego nowej generacji.

Smart Data

Od etapu projektowania, po gotowe rozwiązanie

Przejrzystość danych w całym procesie tworzenia wartości pozwala na znaczne obniżenie kosztów. smartDATA Engineering WAGO umożliwia poziomą integrację.

Wywiad

Produkcja łatwa w modyfikacji

Jednolite standardy to duża pomoc przy strukturyzacji procesów i komunikacji. Dr Tobias Voigt z politechniki w Monachium zdradza, w jaki sposób jest to możliwe.

Twoja osoba kontaktowa w WAGO.

Paweł Frankowski

Menedżer rynku automatyki przemysłowej

Dowiedz się więcej:

To może Cię zainteresować

Więcej z zakresu techniki procesowej

WAGO oferuje rozwiązania dla wyzwań w każdej branży – modularnej automatyki procesowej, ochrony przeciwwybuchowej, zapewnienia bezpieczeństwa danych i Procesu 4.0.

Ochrona przeciwwybuchowa

Wiedza, która może nieść ratunek!

W interesie ludzi, środowiska i procesów: ochrona przeciwwybuchowa jest priorytetem, dlatego warto postawić na współpracę z doświadczonym partnerem, który zna się na rzeczy. WAGO to właściwy wybór.

Modularna automatyka procesów

DIMA to przyszłość

Koncepcja instalacji modularnej jest odpowiedzią na stale zmieniające się wymagania rynku. WAGO pomaga swoim klientom w rozwoju.

Przeczytaj więcej

WAGO w innych branżach

Systemy automatyki i technika połączeń sprężynowych WAGO sprawdzają się nie tylko w technice procesowej. Sprawdź, jakie rozwiązania dla innych branż oferuje WAGO.

Przemysł okrętowy

Przemysł morski i offshore

Nowoczesne napędy, integracja podsystemów w jedną sieć – automatyzacja i cyfryzacja są dziś standardem w przemyśle okrętowym.

Energetyka

Dzięki nowoczesnym technologiom automatyzacji i cyfryzacji powstają inteligentne sieci komunikacyjne Smart Grid.

Tematy Niezależna cyfryzacja za pomocą MTConnect