uaGate SI自動化(huà)狀态監測和(hé)工業4.0解決方案

克勞斯瑪菲集團（于2016年被中國化(huà)工集團公司收購(gòu)）爲其注塑和(hé)反應/擠出系統采用(yòng)了(le)uaGate SI網關技術并實行了(le)開放且獨立于平台的(de)OPC UA标準，以用(yòng)于設備狀态自動化(huà)監控，這(zhè)有助于提高(gāo)産量并避免機器停機。

手動數據收集

克勞斯瑪菲集團在幾年前就采取了(le)有效措施，以确保其生産一直保持高(gāo)質量标準。該公司需要記錄從100公斤到70噸大(dà)型生産機械的(de)狀态。爲此，其部署了(le)一種定義爲TPM的(de)方法來(lái)收集數據，并且這(zhè)些數據可(kě)用(yòng)于提高(gāo)機器産能利用(yòng)率和(hé)生産可(kě)靠性。

爲了(le)記錄OEE KPI（設備指标），工人(rén)需要記錄生産數據以及正常操作期間甚至機器停機期間的(de)所有異常情況，所以每個(gè)事件的(de)數據都是在公司内部SAP系統中通(tōng)過手動輸入的(de)。雖然這(zhè)種方法能夠顯著提高(gāo)設備利用(yòng)率，但系統負責人(rén)意識到，手動輸入意味著(zhe)信息既不連續也(yě)不準确，無法達到更高(gāo)的(de)自動化(huà)水(shuǐ)平。

由此，一個(gè)新的(de)想法便産生了(le)：生産中使用(yòng)的(de)每台機器都配置一種持續更新的(de)“病曆”。這(zhè)樣産生的(de)透明(míng)度和(hé)可(kě)衡量性将能進一步改進生産過程。爲此，需要自動收集數據，并由專門的(de)MDC/PDC軟件來(lái)儲存記錄，而這(zhè)兩個(gè)軟件在項目開始時(shí)并不存在。

工業4.0的(de)合作夥伴

在對(duì)其設備進行數字化(huà)的(de)過程中，克勞斯瑪菲同時(shí)在尋找用(yòng)于收集設備和(hé)生産數據的(de)新MDC/PDC軟件，以及能夠将所有生産設備都連接到IT系統的(de)設備供應商。

“我們在數據收集方面已經有很多(duō)經驗了(le)，”克勞斯瑪菲工業工程部的(de)克勞迪奧 • 薩特解釋說，“因此能夠自己制定軟件規範。但是，這(zhè)與将我們的(de)設備聯網到IT系統的(de)情況正好相反。我們需要從未來(lái)的(de)合作夥伴那裏咨詢高(gāo)質量專業知識。”

經過廣泛的(de)市場(chǎng)調查，客戶确定了(le)合作夥伴并集成了(le)正确的(de)軟件解決方案。然而，自動化(huà)數據收集的(de)實施本身就是一大(dà)挑戰，因爲克勞斯瑪菲公司的(de)設備中包括了(le)一些使用(yòng)時(shí)間超過20年的(de)設備以及超現代化(huà)的(de)機器——這(zhè)也(yě)是幾位系統集成商從最終入圍名單上被淘汰的(de)原因。最後，該合同授予了(le)來(lái)自奧地利霍恩施泰因的(de)SEP軟件工程部門（SEP集團），并且該公司已經與克勞斯瑪菲成功完成了(le)多(duō)個(gè)設備的(de)現代化(huà)項目。

SEP集團銷售總經理(lǐ)Bernhard Haas解釋說：“這(zhè)個(gè)項目的(de)一大(dà)挑戰是需要深入了(le)解各種工廠控制系統并提取所需的(de)數據。雖然我們的(de)許多(duō)競争對(duì)手都對(duì)這(zhè)個(gè)問題束手無策，但我們在西門子和(hé)SINUMERIK的(de)領域中是非常自信的(de)，并且可(kě)以貢獻大(dà)量經驗。”

雖然機房(fáng)控制系統多(duō)種多(duō)樣，從傳統的(de)到非常先進的(de)，但是用(yòng)于進入MDC/PDC軟件的(de)數據記錄方式必須盡可(kě)能保持相似。出于這(zhè)個(gè)原因，現有的(de)PLC使用(yòng)了(le)輸出總共爲16個(gè)信号的(de)軟件基本版本，并且能滿足所有技術要求。SEP集團技術總監Andreas Fischer說：“雖然這(zhè)在現代控制系統中看起來(lái)有點麻煩，但輸出的(de)信号與使用(yòng)時(shí)間長(cháng)達20年的(de)控制系統相同——因此數據記錄的(de)方式是相同的(de)，這(zhè)才是最重要的(de)。”

IT安全成爲焦點

另外，能夠在異構設備池和(hé)IT系統之間提供簡單、透明(míng)的(de)連接解決方案也(yě)很重要，因爲這(zhè)可(kě)以保障工作負載的(de)可(kě)管理(lǐ)性，特别是對(duì)于那些使用(yòng)了(le)種類繁多(duō)的(de)軟件應用(yòng)程序的(de)設備。Haas在解釋項目的(de)後續步驟時(shí)說：“這(zhè)就是我們研究Softing OPC uaGate解決方案的(de)原因”。

采用(yòng)uaGate進行數據通(tōng)信的(de)決定受到了(le)網關提供的(de)開放、獨立于平台且普遍被接受的(de)OPC UA标準的(de)影(yǐng)響。另一個(gè)關鍵因素是SEP軟件工程部門從一開始就高(gāo)度重視網絡安全。在這(zhè)種情況下(xià)，uaGate憑借其集成防火牆功能可(kě)再添一分(fēn)。

除了(le)防火牆外，兩個(gè)在物(wù)理(lǐ)上獨立的(de)網絡接口還(hái)提供了(le)更大(dà)程度的(de)攻擊保護，并且PLC數據訪問也(yě)受到了(le)保護，由此可(kě)以爲控制層和(hé)IT層設置單獨的(de)配置權限。這(zhè)對(duì)于希望保留其專有控制數據的(de)原始設備制造商/機械制造商來(lái)說特别有用(yòng)，而且對(duì)使用(yòng)的(de)數據加密和(hé)用(yòng)戶認證系統符合非常嚴格的(de)安全要求。

“對(duì)于實際方案的(de)實施，我們選擇了(le)更注重IT安全的(de)解決方案，”Fischer說，“這(zhè)意味著(zhe)辦公室網絡中的(de)設備沒有直接連接，相反，您可(kě)以創建一個(gè)單獨的(de)解決方案：在設備和(hé)辦公室的(de)網絡之間設置防火牆，以确保更高(gāo)級别的(de)安全性。”

積極影(yǐng)響

雖然在對(duì)設備通(tōng)信設置進行初步測試後需要一些小的(de)改進，但總體思路是實現所有連接設備狀态透明(míng)化(huà)以及可(kě)進行實時(shí)報告。SEP軟件公司現正在将IT系統集成推廣到公司的(de)大(dà)部分(fēn)設備中，并且各方對(duì)該項目的(de)評價都非常積極。克勞斯瑪菲集團強調了(le)SEP軟件工程部門通(tōng)過OPC爲克勞斯瑪菲網絡提供的(de)有效建議(yì)和(hé)快(kuài)速數據分(fēn)級。SEP軟件工程部門對(duì)Softing提供有關網關固件問題的(de)及時(shí)技術支持表示贊賞。

團隊已經在計劃下(xià)一步了(le)，克勞斯瑪菲集團現在希望在新項目中再接再厲，取得(de)進展。該項目使用(yòng)所獲得(de)的(de)數據來(lái)啓用(yòng)設備的(de)狀态監控以及來(lái)主動檢測機器的(de)故障。他(tā)們再次選擇Softing網關，因爲采用(yòng)Softing網關不僅可(kě)以使數據1:1轉發到數據庫，還(hái)可(kě)以使其重新被用(yòng)于其他(tā)下(xià)遊應用(yòng)程序。

uaGate SI技術

控制器與IT（ERP、MES、SCADA）系統以及控制器之間的(de)連接使用(yòng)了(le)開放、獨立于平台且經過市場(chǎng)驗證的(de)OPC UA标準。

OPC UA支持簡單的(de)本地和(hé)全球網絡以及通(tōng)過防火牆的(de)路由。MQTT Publisher功能提供了(le)将生産數據傳輸到物(wù)聯網雲的(de)解決方案。網關配置可(kě)以基于導入接口，并允許直接從SIMATIC STEP 7和(hé)TIA Portal項目中輕松導入符号。

物(wù)理(lǐ)分(fēn)離的(de)網絡接口不僅可(kě)以防止被入侵，還(hái)支持對(duì)PLC數據的(de)單獨保護、訪問以及控制和(hé)對(duì)IT級别的(de)權限單獨配置。這(zhè)些功能對(duì)于不想洩露專有控制器數據的(de)OEM/機械制造商特别有用(yòng)。數據加密和(hé)用(yòng)戶身份驗證滿足了(le)非常高(gāo)的(de)安全要求。

OPC UA标準組件不僅可(kě)爲現有工廠添加現代化(huà)通(tōng)信功能，而且可(kě)集成到小型和(hé)大(dà)型自動化(huà)項目中，還(hái)可(kě)适用(yòng)于新應用(yòng)和(hé)工廠改造。

uaGate網關也(yě)是全硬件解決方案，因此無需軟件更新、操作系統補丁或PC維護工作，也(yě)無需PLC編程或專用(yòng)PC，并且在設備插入和(hé)配置一次後可(kě)多(duō)年無故障運行。