Ile różnych maszyn i sterowników PLC jest na Twojej produkcji?
Odczyt danych z maszyn w czasie rzeczywistym jest kluczowy dla uzyskania wysokiego poziomu wskaźnika OEE. Dla wielu firm pozyskanie rzetelnych, porównywalnych danych z maszyn to duże wyzwanie.
Firmy korzystające z Platformy Operator, mają do swojej dyspozycji rozwiązanie Operator Datalogger który pomaga uporządkować i nadać kontekst biznesowy danym z różnych maszyn i urządzeń.
Wykorzystaj sprawdzone rozwiązania, aby pozyskać dane z maszyn.
Aby to osiągnąć wykorzystujemy autorskie rozwiązanie Operator Datalogger. Dzięki wykorzystaniu m.in. standardu OPC / OPC UA, możemy połączyć się z szeroką gamą maszyn czy urządzeń przemysłowych.
Dzięki prostej integracji z maszynami, nasi klienci są w stanie monitorować w czasie rzeczywistym efektywność m.in. maszyn i linii produkcyjnych, transporterów, paletyzerów, robotów czy manipulatorów.
Poza poprawą efektywności, realne dane z hali produkcyjnej są również nieocenionym źródłem informacji o zdolności procesu i jakości wyrobu. Aby je pozyskać integrujemy się z urządzeniami takimi jak m.in. wagi, naważarki, termometry, spektrometry i aparaty rentgenowskie czy detektory ciał obcych.
Narzędzie Operator Datalogger daje możliwość szybkiej i łatwej komunikacji z maszynami dzięki wykorzystaniu standardu OPC i OPC UA.
Operator Datalogger zapewnia bezproblemową integrację z maszynami oraz szeroką gamą urządzeń i wyposażenia hali produkcyjnej, umożliwiając wymianę danych podczas realizacji procesu produkcyjnego. Operator oferuje standardową integrację – niezależnie od dostawcy sprzętu, co pozwala ujednolicić widoczność realizacji procesu produkcyjnego w całym przedsiębiorstwie.
Sprawdzone, szybkie połączenie z maszyną.
Operator Datalogger (ODL) to serwis systemu Windows będący częścią Platformy Operator. Jest on przeznaczony do pracy w tle – zazwyczaj uruchamiany jest na komputerze, na którym działa serwer OPC. Jego celem jest tworzenie subskrypcji OPC / OPC UA skonfigurowanych w bazie Platformy Operator. W oparciu o te subskrypcje usługa będzie prowadzić odczyty i zapisy pomiędzy Serwerem OPC a Bazą Danych Platformy Operator. Ponieważ ODL działa niezależnie, można go zainstalować na tym samym urządzeniu na którym działa serwerze OPC, podczas gdy serwer Platformy Operator działa na innym komputerze w tej samej sieci. Jest to korzystne, ponieważ nie powoduje problemów z konfiguracją DCOM, które mogą być kłopotliwe podczas zdalnego łączenia się z serwerem OPC / OPC UA.
Jakie dane są konieczne aby monitorować wskaźnik OEE w czasie rzeczywistym?
Artykuł Czym jest wskaźnik OEE dostarcza obszernej informacji na temat wskaźnika OEE i jego poszczególnych komponentów. Aby jednak odpowiedzieć na powyższe pytanie, warto przypomnieć, że wskaźnik OEE jest iloczynem trzech komponentów:
OEE = Dostępność × Wydajność × Jakość
Aby monitorować wartość wskaźnika OEE w czasie rzeczywistym potrzebujemy więc odpowiednich danych dla każdego z tych komponentów:
- Dostępność – aby ją monitorować wymagana jest informacja o statusie maszyny – czy pracuje, czy też jest zatrzymana. Aby informacja o dostępności była kompletna należy dodać także kod przyczyny zatrzymania. Informacja ta może być pobrana z maszyny lub zostać uzupełniona przez operatora.
- Wydajność – tutaj wystarczająca jest informacja o bieżącej ilości wyprodukowanej, którą najczęściej maszyny dostarczają nam w postaci „licznika”. Na tej podstawie obliczana jest aktualna prędkość maszyny, którą można porównać z prędkością nominalną – wskazaną dla danej maszyny i/lub produktu.
- Jakość – wymaga informacji o ilości powstałego odpadu. Podobnie jak w przypadku bieżącej ilości wyprodukowanej informację tą uzyskujemy najczęściej za pomocą „licznika”. Dla większości procesów produkcyjnych wpływ komponentu jakości na wartość wskaźnika OEE jest niewielki, dlatego uzasadnione jest wprowadzanie tej wartości przez operatorów na panelach systemu MES.
W praktyce już sama informacja o bieżącej ilości wyprodukowanej może stanowić dobrą podstawę do monitorowania wskaźnika OEE w czasie rzeczywistym. Na jej podstawie Platforma Operator będzie w stanie zidentyfikować okres bezczynności maszyny i wyliczyć jej dostępność. Operatorzy zostaną poinformowani o zidentyfikowanych okresach bezczynności lub niższej wydajności pracy i będą mogli je sklasyfikować za pomocą słowników kodów przyczyn. Ilość wyprodukowana z maszyny może być również klasyfikowana manualnie jako produkty dobre, odpad lub przekazywane do naprawy. W rezultacie, posiadając tylko jedną informację dostarczaną na bieżąco z maszyn, jesteśmy w stanie rzetelnie ocenić bieżącą jej efektywność za pomocą wskaźnika OEE.
Co warto wiedzieć o integracjach
Czym jest standard OPC UA?
OPC UA to skrót od Open Platform Communication – Unified Architecture. Został opracowany przez OPC Foundation i jest obecnie najpopularniejszym standardem wymiany danych w przemyśle. Pomaga on stworzyć rozwiązania w których poszczególne czujniki, urządzenia czy maszyny w prosty sposób mogą komunikować się między sobą, oraz z pozostałymi systemami informatycznymi wykorzystywanymi w przedsiębiorstwach.
Jest to kluczowe narzędzie w koncepcji Industry 4.0. Model referencyjny architektury Przemysłu 4.0 (Reference Architecture Model for Industry 4.0) już od 2015 rekomenduje OPC UA (opisane w standardzie IEC 62541) jako jedyną metodę dostarczenia warstwy komunikacji.
Poprzednikiem standardu OPC UA jest tzw. Classic OPC.
Jakie są najważniejsze zalety OPC UA?
Jest to standard otwarty, a więc niezależny od dostawcy sprzętu, języka programowania użytego do napisania aplikacji czy systemu operacyjnego. Standard OPC UA może być implementowany przez szeroki wachlarz urządzeń i aplikacji, takich jak: sterowniki PLC, czujniki, systemy embedded, aplikacje webowe, bramki czy urządzenia mobilne.
OPC UA jest również przystosowany do użycia w Internecie. Dzięki wykorzystaniu mechanizmów takich jak https do komunikacji pomiędzy serwerem i klientami, OPC UA świetnie spisuje się w skomplikowanych środowiskach sieciowych i nie wymaga specjalnej konfiguracji zapór sieciowych czy routerów. W rezultacie, dzięki OPC UA, maszyny i urządzenia przemysłowe mogą być wyposażone w bezpieczne metody do komunikacji poprzez Internet.
Ważną zaletą OPC UA jest modelowanie informacji (Information Modelling). Dzięki temu za jego pośrednictwem możemy przesyłać bardziej złożone struktury danych, np. poza samą wartością pomiaru możemy otrzymać informację o jednostce miary, typie czujnika, jego konfiguracji itp… Warto zaznaczyć, że pomimo możliwości, które oferuje Information Modelling, OPC UA wciąż wspiera prostą komunikację typu DA (Data Access), HA (Historical Access) czy A&E (Alarms & Events), o których więcej w punkcie dotyczącym Classic OPC.
Dużą zaletą dla osób pracujących ze standardem OPC UA jest implementacja architektury zorientowanej na usługi (SoA – Service-oriented Architecture). Dzięki temu, tworzenie i konfiguracja rozwiązań opartych na OPC UA jest bardziej przejrzysta, przyjazna dla użytkownika a same rozwiązania są łatwiejsze w utrzymaniu.
Dzięki wykorzystaniu nowoczesnych protokołów komunikacji, takich jak https, OPC UA znacząco upraszcza integrację pomiędzy systemami. Sensor wyposażony w Serwer OPC UA może komunikować się bezpośrednio z systemem wyższego poziomu, np. MES (Manufacturing Execution System), pomijając przy tym chociażby warstwę PLC czy Scada, które byłyby niezbędne w przypadku starszych standardów.
Rozwiązania oparte o standard OPC UA są skalowalne – jego implementacja może obejmować jeden sterownik i serwer danych OPC UA, jak również łączyć wszystkie maszyny i urządzenia w ramach korporacji zarządzającej dziesiątkami fabryk. Instytut Fraunhoffera opracował już w 2012 roku instancję serwera OPC UA o rozmiarze 10kb.
Czym jest Classic OPC?
Tak zwany Classic OPC jest poprzednikiem OPC UA. Został wdrożony po to, aby szeroko stosowane aplikacje HMI (Human-Machine Interface, służące do sterowania maszynami) które powstawały na platformę Windows, nie musiały komunikować się bezpośrednio z urządzeniami przemysłowymi. Rozwiązywało to problem instalacji wielu różnych, niekompatybilnych sterowników na systemie Windows, których wymagały rozmaite urządzenia. Warstwą ujednolicającą komunikację stał się więc Serwer (Classic) OPC, dzięki któremu aplikacje typu HMI, Scada czy Historian (klienci OPC) mogły komunikować się tylko z jedną usługą. Classic OPC udostępnia interfejsy takie jak:
- OPC DA (Data Access) który umożliwia dostęp do odczytu i zapisu danych w czasie rzeczywistym a przez to np. do monitorowania zmiennych procesu
- OPC HA (Historical Access) który udostępniał dane już przechowywane, historyczne
- OPC A&E (Alarms & Events) który umożliwia odbiór informacji o zdarzeniach i alarmach.
Aby uprościć pracę nad protokołem postanowiono wykorzystać narzędzia dostarczane przez Microsoft:
- COM (Component Object Model) – umożliwiający komunikację pomiędzy różnymi aplikacjami.
- DCOM (Distributed Component Object Model) – umożliwiający komunikację pomiędzy aplikacjami działającymi na różnych komputerach w tej samej sieci.
W rezultacie cała specyfikacja Classic OPC jest zależna od ekosystemu Microsoft. Zarówno serwer jak i klienci OPC muszą działać na systemie operacyjnym Windows. Nie stanowiło to jednak dużego problemu, gdyż klienci i serwery OPC nie były wtedy uruchamiane na urządzeniach embedded, z innymi systemami operacyjnymi (np. Linux), w chmurze czy na urządzeniach mobilnych.
Kolejną wadą Classic OPC jest możliwość komunikacji tylko w ramach jednej sieci – co wykluczało komunikację za pośrednictwem Internetu.
Czym jest PLC?
PLC to mały, przemysłowy komputer, który najczęściej montowany jest na szynie DIN szafy sterowniczej urządzenia, maszyny czy linii. Nazwa PLC pochodzi od angielskiego Programmable Logic Controller, co można przetłumaczyć na Sterownik z Programowalną Logiką. Służy on do automatyzacji sterowania pracą maszyny. Najważniejsze elementy urządzeń PLC można schematycznie opisać jako:
- Interfejs urządzenia, za pomocą którego technik może połączyć się z nim, wgrać nowy program czy sprawdzić parametry pracy. Programy wgrywane za pomocą interfejsu tworzone są w dedykowanych aplikacjach i to właśnie one stanowią programowalną logikę urządzenia.
- Moduł wejść – do których podłączamy urządzenia takie jak różnego rodzaju czujniki, przełączniki, liczniki, itp.
- Moduł wyjść – który pozwala na sterowanie parametrami pracy i łączy się zazwyczaj z urządzeniami takimi jak przekaźniki, zawory, światła czy silniki.
- Panel HMI – nie jest obowiązkowym elementem urządzenia PLC, ale często posiadają one prosty wyświetlacz i zestaw przycisków pozwalających na zmianę programu, podgląd parametrów pracy czy reset urządzenia.
- Porty komunikacyjne – dzięki którym urządzenie PLC jest w stanie komunikować się z innymi urządzeniami czy systemami informatycznymi, takimi jak chociażby Serwer OPC czy oprogramowanie klasy SCADA. Nowoczesne urządzenia PLC potrafią wykorzystać do tego celu nowoczesne metody takie jak interfejsy REST czy protokół MQTT.
Dzięki programom wgranym na PLC urządzenie potrafi analizować sygnały z modułu wejść i sterować parametrami urządzeń podłączonych do moduły wyjść. W rezultacie jesteśmy w stanie zautomatyzować całość lub wybrane fragmenty procesu produkcyjnego i wyeliminować konieczność nadzoru człowieka. Największymi zaletami automatyzacji procesu za pomocą PLC są:
- Przyśpieszenie produkcji i automatyczna reakcja na zmianę warunków pracy.
- Możliwość ostrzegania o problemach.
- Zapewnienie odpowiedniego standardu i jakości produkcji oraz poprawności jej parametrów.
- Brak konieczności polegania na wiedzy eksperckiej operatorów maszyn.
- Dostęp do precyzyjnych, aktualnych danych, które mogą być analizowane w innych systemach informatycznych.
