文/本刊編輯(原文來自貝加萊)
實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是制造企業(yè)更好地迎接未來挑戰(zhàn)的必然選擇。而來自奧地利的貝加萊能夠為制造企業(yè)提供完整的自動化解決方案,助力其實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、走在技術(shù)前沿。
塑料行業(yè)中的數(shù)字化應(yīng)用,其目的是生產(chǎn)得以優(yōu)化以及更具個性化。這其中,狀態(tài)監(jiān)測、即插即用與優(yōu)化是非常重要的3個要素。另外,還要滿足工廠通用的幾個需求,包括:采用簡單方式即可實現(xiàn)全廠設(shè)備的集成;安全的IT數(shù)據(jù)訪問;設(shè)備與工廠的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化;高效的設(shè)備與生產(chǎn)線重組。
基于直接的方法調(diào)用,實現(xiàn)SoA是信息系統(tǒng)集成的關(guān)鍵,且語義的定義必須獨立于制造商,否則,工廠的IT(信息技術(shù))與OT(運營技術(shù))集成、實現(xiàn)即插即用的生產(chǎn)組織將遙遙無期,而所謂的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能制造升級也是空談。
OPC UA是安全、可靠且獨立于廠商的通信解決方案,可以實現(xiàn)跨平臺的語義互操作以及信息模型的構(gòu)建,讓IT訪問OT變得簡單?;贠PC UA的垂直行業(yè)信息模型(如Euromap)能為塑料工廠提供集成的解決方案。
圖1 信息模型
OPC UA是解決工廠語義互聯(lián)的關(guān)鍵,其重要意義在于必須通過語義互操作來實現(xiàn)對不同廠商的設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化訪問。另一方面,OPC UA也要解決信息模型(如圖1所示)的問題,這樣才能讓“即插即用”和高速的生產(chǎn)重組得以實現(xiàn)。
圖2所示為OPC UA的信息交互架構(gòu)。在OPC UA 服務(wù)器上的地址空間里包括了信息的基本模型并由客戶端來訪問,支持請求-應(yīng)答機制、Pub/Sub和訂閱/通知形式的數(shù)據(jù)交互機制,其數(shù)據(jù)傳輸支持TCP/UDP等。
OPC UA采用SoA的架構(gòu)設(shè)計,包含了多種數(shù)據(jù)服務(wù)功能,這些功能為數(shù)據(jù)交互提供了基礎(chǔ)功能性保障。
圖2 OPC UA信息交互架構(gòu)
不同的行業(yè)對于信息模型的構(gòu)建也是不同的。例如,塑料行業(yè)通常需要模具、加熱溫區(qū)、注塑機與機械手的配合;制藥行業(yè)可能關(guān)注數(shù)據(jù)的可追溯性(FDA Gamp電子簽名認證);印刷行業(yè)則考慮裝訂的尺寸、折頁配頁以及顏色的管理等。
如今的塑料行業(yè)已經(jīng)有了用于注塑設(shè)備與機械手等輔機的溝通標準如Euromap 63/77等,還包括27的物理連接接口,以及符合未來發(fā)展的基于TSN的通信。
圖3 基于Euromap的塑料工廠集成
圖3是采用OPC UA的Euromap模型?;灸P汀⒃O(shè)備模型(模具、驅(qū)動等)、作業(yè)單以及數(shù)據(jù)服務(wù)集等信息,通過這些信息上位的管理系統(tǒng)可以全局地把握注塑機的運行情況,并進行可視化的配置以及交互式的生產(chǎn)線調(diào)整。
圖4 展示了采用Euromap 77實現(xiàn)的在注塑機(IMM)和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)之間的數(shù)據(jù)交互。MES用于采集來自注塑機的信息,旨在更輕松地實現(xiàn)質(zhì)量保障、作業(yè)和數(shù)據(jù)集的管理。Euromap 77的目標在于提供一個唯一的接口,用于銜接IMM和MES系統(tǒng)。這一技術(shù)涵蓋了以下功能:
1.關(guān)于注塑機的通用信息(制造商、型號和序列號等)、當前配置和IMM狀態(tài)(包括模具、注射單元、功率單元以及在機器上的日志變更)。
2.作業(yè)管理:機器運行期間的作業(yè)信息、生產(chǎn)循環(huán)的參數(shù)以及從MES到IMM的傳送作業(yè)信息和啟動生產(chǎn)的方法。
3.數(shù)據(jù)集管理:IMM存儲相關(guān)配置的信息叫數(shù)據(jù)集,這些數(shù)據(jù)包括了與IMM相關(guān)的額定工藝參數(shù)(時間、溫度和壓力)以及安裝的機械手系統(tǒng)。Euromap 77.2允許信息在IMM和MES之間進行傳輸,用于構(gòu)建一個數(shù)據(jù)集知識庫。圖5所示是工業(yè)4.0針對整個數(shù)字工廠的信息管理殼規(guī)范,也采用OPC
UA進行傳輸。
Euromap是由歐洲的注塑機制造企業(yè)共同構(gòu)建的,VDMA在 其中扮演了非常重要的協(xié)調(diào)角色。貝加萊是Euromap的積極推動者,并在Euromap的標準制定過程中發(fā)揮了核心作用(如圖6所示)。
貝加萊的各個控制器均可實現(xiàn)OPC UA的通信互聯(lián),包括在Automation Studio中集成了Euromap接口的開發(fā)模塊,使得注塑機廠商可以輕松實現(xiàn)OPC UA以及Euromap的連接開發(fā)。
圖4 基于Euromap77的注塑機與MES系統(tǒng)的互聯(lián)
圖5 采用OPC UA的信息管理殼規(guī)范
圖6 Euromap 79工作組會議在貝加萊總部召開
針對塑料工廠,貝加萊能提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)連接方案,包括:
1.對于標準的注塑機控制器,都有OPC UA Server以及支持Euromap的規(guī)范,并以軟件配置的形式供用戶簡單設(shè)置應(yīng)用于互聯(lián)。
2.針對舊設(shè)備與新設(shè)備的混合生產(chǎn)線,通過OrangeBox來實現(xiàn)產(chǎn)線的互聯(lián)。
3.對于整個工廠,采用APROL作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互平臺,對數(shù)據(jù)采集、集合和預(yù)處理,然后通過標準的MQTT、AMQP等方式與云、霧計算平臺連接。
貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè)。2017年7月,貝加萊成為ABB集團的一個業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進的工程能力,能為各個產(chǎn)業(yè)的客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY,以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境,該公司不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊將保持持續(xù)的創(chuàng)新精神,為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。