Программное обеспечение Smart Control и HMI помогает инженерам создавать новые сети для IIoT

Марисса Такер из Parker Hannifin беседует со старшим редактором Патриком Ваужиняком

Марисса, какова роль контроллера движения в промышленном Интернете вещей [IIoT] и какое программное обеспечение используется?

Я бы пошел дальше контроллера движения и сказал, что программируемый контроллер автоматизации [PAC] играет наибольшую роль в IIoT. Это связано с тем, что в дополнение к машинной логике PAC включают управление движением как часть своих процедур и часто также имеют встроенный человеко-машинный интерфейс [HMI]. Прелесть этого подхода в том, что программе не нужно совместно использовать теги между устройствами, потому что компоненты находятся на одном устройстве, используя одинаковую логику. Это не только сокращает время программирования, но и расширяет возможности IIoT.

Вот пример:ошибка позиционирования, которая раньше была специфичной для контроллера движения, автоматически доступна через встроенный ЧМИ. Если этот встроенный HMI имеет возможности веб-сервера, что есть у многих из них, HMI может немедленно отправить предупреждение местному оператору, а также руководителю предприятия по электронной почте или SMS [служба коротких сообщений]. Это намного лучше, чем традиционный подход, при котором контроллер движения отправляет ошибку в ПЛК [программируемый логический контроллер], при этом ПЛК должен обрабатывать данные только для отправки их в ЧМИ, который может иметь или не иметь веб сервер. Эта сложная передача данных между устройствами устранена, так как логика написана на одном программном обеспечении, загруженном на одно аппаратное устройство. Он настолько тесно интегрирован, что вы можете легко получить информацию где угодно.

Очень важно, чтобы разработчик, создающий встроенный ЧМИ, мог создавать различные группы пользователей и учетные данные. Это позволяет программисту создать пользовательский экземпляр HMI в зависимости от пользователя.

Легкость передачи информации внутри машины важна, но не менее важна и простота передачи информации между машинами. Стандарт программирования IEC 61131-3 гарантирует, что машина, разработанная одним производителем, говорит на том же языке, что и другой. Это очень выгодно интеграторам, поскольку они могут легко заставить две разные машинные системы взаимодействовать друг с другом, что является необходимым шагом на пути к IIoT. Такие организации, как OMAC [Организация по автоматизации и управлению машинами], которая продвигает стандарт PackML, выводят IEC 61131-3 на новый уровень, не только рекомендуя, как следует программировать систему, но и разрабатывая стандартный набор тегов, которые машины следует сделать доступным для других машин в сети.

Как насчет низкоуровневых устройств, таких как пневматические клапаны и датчики положения? Разве не все должно быть частью Интернета вещей?

Сложность заключается в том, чтобы получить данные с низкоуровневых устройств и превратить их в полезную информацию. Один из подходов заключается в выполнении обработки на уровне этих устройств, а затем отправке результатов либо по высокопроизводительной шине управления, либо непосредственно в облако. Это очень дорогой подход, который не помогает собирать или централизовать данные. Кроме того, мы наблюдаем огромный рост популярности IO-Link, протокола на основе последовательного порта, который может собирать основные данные с датчиков температуры, соленоидов, пневматических клапанных блоков и т. д. без дополнительных затрат.

Оставляя шину простой, эти данные можно собирать и использовать, обрабатывая на PAC или PLC, которые должны существовать в каждой машинной системе. Используя PAC, который также имеет встроенный HMI для веб-публикации, пользователи могут затем брать эту информацию и размещать ее в сети, где бы она ни находилась. Представьте себе пневматическую систему с датчиком, непрерывно отслеживающим звук в децибелах. Единственные данные, которые необходимо отправить на PAC IO-Link, — это текущий дБ. PAC может иметь специальные функциональные блоки IEC 61131-3, разработанные производителем, которые могут работать на нескольких контроллерах. Эти функциональные блоки могут проверять, нет ли в шуме странного паттерна, чтобы сказать:«А, может быть утечка». .

Как информация передается с компьютера в облако и какое программное обеспечение используется?

Между производственным цехом и ИТ-отделом по-прежнему существует большая разница. Особенно для производственных компаний с несколькими предприятиями в разных штатах или странах идеально подходит хранение данных на внешнем сервере или в облаке. Что касается программного обеспечения, производители компонентов должны максимально упростить жизнь машиностроителей при работе с ИТ.

Большинству машиностроителей удобно программировать ПЛК или PAC на IEC или подобных языках, поэтому компаниям следует искать производителей, применяющих комплексный подход к управлению машинами, чтобы облегчить поток информации. но которые также упрощают передачу этой информации на ИТ-серверы. Еще один стандарт, вытесняемый из Европы, — это OPC-UA [унифицированная архитектура OPC]. Этот клиент-серверный протокол значительно расширился, предоставив универсальный способ передачи данных от машины к машине, от машины к SCADA или от машины к серверу. Благодаря своей гибкости OPC-UA быстро становится стандартом IoT. Ищите поставщиков, у которых есть встроенные программные инструменты, позволяющие легко создать соединение OPC-UA всего за несколько кликов и позволить разработчикам обмениваться данными, просто поделившись несколькими тегами в программе IEC 61131-3. Как только он будет доступен на сервере, пусть ИТ-отдел позаботится обо всем остальном.

Полезна ли информация в облаке? Как критически важные данные попадают в руки оператора на заводе?

Это зависит от варианта использования. Любой, кто думает об IIoT, будь то оператор станка, OEM-производитель машин или владелец завода, должен сначала разработать вариант использования. Например, менеджеру цеха может потребоваться информация об общей эффективности оборудования [OEE]. Этот тип информации обычно не предназначен для широкой публики, поэтому лучше всего использовать внутренний сервер. Тем не менее, руководители производственных цехов часто могут находиться далеко от машины или не за своим столом, но им все равно нужно следить за OEE. Вариант использования определяет решение:если машина имеет встроенный HMI с веб-сервером, пользователь может подключиться к нему с платформы iOS или Android, ввести свои учетные данные и просмотреть OEE машины, внешнее облако не требуется. . Эту внутризаводскую сеть часто называют «туманными» вычислениями.

Другим примером является агент по закупкам, которому необходимо отслеживать данные о доходности для нескольких заводских линий в разных местах. Внешний сервер - единственный ответ. Чтобы свести к минимуму риск раскрытия конфиденциальной информации компании, программа может публиковать только общий объем производства, а не доходность. Хотя это решение требует использования облачного сервера, оно иллюстрирует необходимость проявлять сдержанность при отправке любых данных на внешний сервер по двум причинам:как правило, это менее безопасно, чем хранение во внутренней или «туманной» сети, и большинство планов взимать с компаний плату за отправку и хранение данных во внешнее облако.

Маркетологи проделали большую работу по продвижению Индустрии 4.0, но каждый пользователь должен сделать шаг назад и спросить:"Как я могу использовать информацию?" Облако может быть не так необходимо. как вы могли подумать.

Разве все эти подключения не увеличивают стоимость?

Может, но не обязательно. Дорого обходится через три-четыре года в будущем, когда ваша компания будет готова к IoT, но вы указали устройства, которые затрудняют или делают невозможным обмен данными через веб-сервер или OPC-UA, или вы выбрали традиционный, фрагментированный дизайн, а не одномашинные PAC, которые значительно упрощают поток данных. Чтобы смягчить эту ошибку, вы можете купить невероятно дорогие датчики, которые переходят от контроля температуры прямо во внешнее облако, минуя все остальные устройства на машине. Оттуда вам придется запрограммировать целый настраиваемый слой или веб-сайт, используя чужое программное обеспечение, чтобы сделать данные полезными. Ты не хочешь быть этим парнем.

Вместо этого развертывайте IIoT с умом:сделайте его частью конструкции машины с первого дня. Если вы создаете новое приложение, вы находитесь в идеальном положении для перехода, даже если это не то, что ваша организация рассматривает прямо сейчас. Выбор, который вы сделаете сегодня, может сэкономить сотни тысяч долларов в будущем.

Кроме того, выбирайте низкоуровневые устройства, поддерживающие шины, такие как IO-Link, чтобы вы могли получать от них данные по доступной цене. Используйте стандартные протоколы, которые экономичны и позволяют использовать данные из многих источников. Используйте одно программное обеспечение для программирования на одном контроллере, чтобы упростить программирование. Убедитесь, что машинный контроллер поддерживает отношения клиент-сервер, не обязательно требуя еще одного дополнительного шлюза. Таким образом, если вам нужно начать маршрутизацию информации в разные места, вы можете сделать это прямо в своей программе на основе IEC. Не забывайте о туманных вычислениях. Если в вашем ПЛК есть встроенный ЧМИ с поддержкой веб-сервера, вы можете удовлетворить все свои сценарии использования IIoT без использования облака вообще. И если вам это нужно, убедитесь, что выбранный вами контроллер оснащен программным обеспечением, позволяющим легко обмениваться данными с сервером OPC-UA, чтобы ИТ-специалисты могли делать то, что ИТ-специалисты делают лучше всего.

Разумный выбор делает переход на IIoT очень доступным, но выбор необходимо сделать сейчас.