A mozgásvezérlés szabványai avagy Ipar 4.0 a gépgyártásban
Az ipari mozgásvezérlés legfontosabb szabványai közé tartoznak az interoperábilis kommunikáció nyílt hálózati szabványai. De ne hagyjuk figyelmen kívül a szabványos elnevezési egyezmények fontosságát a rendszerintegráció megkönnyítése és az ipari tárgyak és hasonló kezdeményezések előmozdítása érdekében.
Az egyre „összekapcsoltabb” világban a gépgyártók és a végfelhasználók úgy találják, hogy az intelligens gépek digitális része egyre összetettebb és megértése kihívást jelent. Az iparági trendek olyan témákra összpontosítanak, mint a moduláris csatlakoztatott gépek, az ipari dolgok internete (IIoT), a csatlakoztasd és termelj (plug-and-product), a digitális ikrek (digital twin) és a digitális gyár. A mozgásvezérlő alkalmazások fejlesztése, valamint maga az iparág nagyon gyorsan változik. Ahhoz, hogy egy OEM gépgyártó sikeres legyen a gépgyártás gyorsan fejlődő világában és megfeleljen a vevők egyre növekvő elvárásainak, szabványosított kommunikáció és az interoperabilitás kihívásával kell szembesülnie.
A végfelhasználók további gépeket vásárolnak különböző típusú meglévő gépeikhez. A különböző terepi buszok és az ipari hálózathoz kapcsolódás problémákhoz vezet. Mivel ezeknek a gépeknek csatlakozni kell egymáshoz, azokat célszerűbb lenne a felhőhöz csatlakoztatni. Amikor egy vállalat vásárol egy gépet az OEM gyártótól, az az elvárás, hogy a gép képes legyen kommunikálni – anélkül hogy sok mérnöki időt kellene befektetni a kommunikáció felállításához. Az intelligens ipari hálózatok hatékony, gyors végrehajtást és az adatokon alapuló operatív optimalizálás elősegítését eredményezik.
A mozgásvezérlés szabványai és protokolljai amire érdemes figyelni
A következő szervezetek azok, amelyek a leghatékonyabbak a IIoT fejlesztések lehetővé tételében. A nyílt alkalmazás-programozási interfészek (API-k) legújabb fejlesztései figyelemre méltóak, beleértve az alábbi szabványokat és protokollokat, amelyek elősegítik az interoperabilitást.
OPC UA and TSN
A felhőalapú megoldást megvalósító gépgyártók vagy OEM-ek hamar „belefutnak” az Open Platform Communications (OPC) Alapítvány és az Unified Architecture (UA) specifikációjában. Az OPC UA-t 2008-ban méretezhető, nyílt platformú technológiaként adták ki, amely lehetővé tette a hatékonyabb biztonságot és az adatmodellezést, mivel a feldolgozóipar egyre több szolgáltatásorientált architektúrát keresett.
Ahogy nőtt a gépi szintű adatgyűjtés, a hálózati architektúráknak is növekedniük és változtatniuk kellett. Előfordult, hogy a szabványos Ethernet és az ipari Ethernet kapacitása és teljesítménye nem volt elegendő. Ezt 2018-ban kiadott OPC UA Time Sensitive Networking (TSN) ,egy nyílt szabványon alapuló, ipari automatizálásra alkalmas kommunikációs infrastruktúra orvosolta. Az OPC UA TSN lehetővé teszi a valós idejű (megközelítőleg) kommunikációt a különböző gépek, vezérlők, a felhő és más informatikai (IT) megoldások között. Ezeknek a specifikációknak a kifejlesztése befolyásolja a mozgásvezérlő gépek jövőbeli kialakítását és fejlesztését.
MQTT
Amíg az OPC UA TSN egy széles körű protokoll, amely az egész rendszert irányítja, az üzenetsorozat telemetria-szállítás (MQTT) egy egyszerűbb protokoll, amely lehetővé teszi, hogy két alkalmazás egymással beszéljen. Az MQTT-t gyakran egy termékben valósítják meg. Például az MQTT lehetővé teszi az érzékelő vagy a vezésrlő számára, hogy kinyerje az információkat a termékből, és küldje el a felhőbe. Az MQTT-t a IIoT üzenetalapú protokolljának tekinti, és 2016-ban ISO / IEC szabványként (20922) elfogadták. Mint ilyen, az MQTT-t gyakran használják egy nagyobb rendszer részegségeinek kommunikációjára.
OMAC PackML
A gépi automatizálási és vezérlési szervezet (OMAC) az iparágon belülről nőtt ki, végfelhasználók, OEM-ek, gépgyártók, rendszerintegrátorok és technológiai szolgáltatók szerveződése. Néhány eredeti OMAC cél az volt, hogy csökkentse a szállítási időket, maximalizálja a rendelkezésre álló erőforrásokat, és növelje az iparág jövedelmezőségét, ugyanakkor lehetővé tette, hogy az egyes szervezetek fenntartsák a versenyelőnyt.
Az egyik legfontosabb OMAC kezdeményezések közé tartozik a PackML (más néven ISA-TR88), az ipari automatizálásra összpontosító műszaki szabvány. Eredetileg a PackML 2002-ben az Egyesült Államokban jelent meg. Megkönnyíti a különböző gépek integrálását és szabványosítja a hardver-szoftver kommunikációt: a gépi módok, állapotok és címke elnevezésinek összehangolásával. Az ISA-TR88.00.02 legújabb verziójával az OMAC segíti a IIoT engedélyezéséhez szükséges szabványosított kommunikációs protokollok előmozdítását az OPC UA-hoz társ-specifikáció kidolgozásával.
Vége az egyediségnek?
Ez úgy hangozhat, hogy az ügyfelek elköteleződnek a monopolhelyzetű cégeknek.
Míg a nagyobb cégeknek lehetőségük is van saját protokolljuk létrehozására, az nem szolgálja jól a végfelhasználót. Amint egy gépgyártó vagy az OEM-nek szüksége van valamire a rendszeren kívülre, és nincs nyílt szabvány, akkor probléma van. Csak néhány vállalat képes mindent teljes körűen ellátni.
Mire elérünk a mozgásvezérlők teljes körű IIoT-be való integrációjához. Addigra a vezető gyártók olyan hardvert és szoftvert keresnek majd, amelyek széleskörű adatokat szolgáltatnak és hatékonyan irányíthatóak távolról. A prediktív karbantartás, leállások előre láthatóak tervezhetőek, az állapotfigyelés, teljesítmény-megjelenítés valós időben történik. A nyílt iparági szabványok és protokollok révén történő együttműködés lehetővé teszi a teljes felhőkapcsolatot és egy teljes kommunikációs hálózatot, amely feloldja a következő generációs technológiákat és fenntartja a saját összetevők integritását.
A közeljövőben várható, hogy az OEM-eknek a gépfejlesztési idő 50-60% -át a szoftverfejlesztésre kell fordítaniuk. Ez nagy változás lesz, különösen a kisebb, hagyományos gépgyártók esetében. Csak a szabványosított szoftverek és a harmonizált nyílt protokollok használata segíthet nekik kezelni ezt a kihívást, hogy a gépeket a lehető legrövidebb idő alatt a végfelhasználó rendszeréhez csatlakoztassák.
Skálázható automatizálási platform
A Lenze vallja, hogy a szabványok lehetővé teszik a skálázható automatizálási platform használatát.
Felhő (Cloud): A titkosított széleskörű hálózat csatlakozik a felhőalapú szolgáltatásokhoz, mint például a távoli szolgáltatás, az adatellenőrzés, az állásidő-követés és a prediktív karbantartás.
Folyamat szint (Process): A felhő kommunikál egy nem titkosított hálózaton és gépi interfészekkel a Profinet/Ethernet kommunikáció és az OPC UA segítségével.
Vezérlés Szint (Control): A logikai, mozgásvezérlők és bemeneti / kimeneti eszközök csatlakoznak Etherneten, programozó szoftveren és PackML és PLCopen szabványokon keresztül.
Terepi szint (Field): Az EtherCAT Ethernet protokoll a mozgásvezérlőket (meghajtókat) az I / O és harmadik fél eszközeihez kapcsolja.
Működtető / érzékelő szint (Sensor): Elektromechanikus eszközök, például motorok, érzékelők és egyéb működtetők, a különböző gépek és folyamatok mozgatását és érzékelését végzik, mint például az csévélők, a vízszintes töltő és csomagológép és a delta robot.
A Lenze-ről
A Lenze a gépgyártás vezető automatizálási vállalata. 70 éves tapasztalattal a hajtástechnikai megoldások területén a Lenze erős partner az ügyfelei számára. A portfolió méltán híres a kiemelkedő minőségű mechatronikai termékről, nagy teljesítményű hardver és szoftver rendszerekről, az automatizálás, a szolgáltatások és a digitalizálás olyan területeiről, mint a BigData adatkezelés, felhő alapú és a mobil alkalmazások, valamint az Internet of Things (IoT ) alapú szoftverek vonatkozásában.
A Lenze világszerte mintegy 3800 embert foglalkoztat, és 60 országra kiterjedő saját értékesítési csatornával, fejlesztési központjaival és termelési üzemeivel, valamint szervizpartnereivel képviselteti magát a piacon. A Lenze Ausztria a cég második legnagyobb leányvállalata, amely magában foglalja a Kelet-Európa egyes részeit, valamint a nemzetközi kereskedelem fontos szereplője, egyben logisztikai központjával kiemelkedő fontosságú Európában. 10 országban 300 alkalmazott dolgozik az értékesítés, a mérnöki tevékenység, a logisztika és az adminisztráció területén.
