IIC Testbed Demos Smart Manufacturing auf SPS-basierten Geräten

Die Mitglieder des Industrial Internet Consortium haben eine Technologie entwickelt, die Anlagenbetreibern ermöglicht Geräte in jahrzehntealten Fertigungsanlagen im Wesentlichen IoT-fähig zu machen, ohne die Leistung der speicherprogrammierbaren Steuerungen zu beeinträchtigen, die Fertigungsprozesse automatisieren.

Die meisten SPS in sogenannten Brownfield-Einrichtungen sind veraltet und können laut Dr. Michael Hilgner, Manager, Konsortien und Standards bei TE Connectivity, einem Schweizer Anbieter von Sensoren und Konnektivitätsprodukte für raue Umgebungen. In Zusammenarbeit mit SAP und anderen hat TE Connectivity nachrüstbare Hardware entwickelt, die das vorhandene I/O-Modul unterhalb der SPS-Schicht ersetzt und im Wesentlichen zwei Pfade für die Daten schafft, einen für den regulären Betrieb und einen für die Analyse.

„Wir extrahieren Daten aus einem Echtzeit-Steuerungssystem an einem Ort, an dem andere Gateways oder andere Lösungen keine Daten extrahieren würden, auf der ersten Aggregationsebene und nicht auf der SPS-Ebene“, sagte Hilgner. „Das ist wichtig für Brownfield-Implementierungen, bei denen die SPS nur auf diese Automatisierungsaufgabe ausgerichtet ist. Wir möchten die SPS nicht mit zusätzlicher Arbeit belasten.“

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Die Ergebnisse der Gruppe hat die Gruppe kürzlich in einem Whitepaper mit dem Titel „Smart Manufacturing Connectivity for Brown-field Sensors Testbed“ veröffentlicht. Ihre Arbeit demonstriert und implementiert auch eine konsistente Abbildung von IO-Link-Netzwerkstandards zum OPC Unified Architecture-Maschinen-zu-Maschine-Kommunikationsprotokoll.

Die von IO-Link-Sensoren gelieferten Daten werden durch das sogenannte Y-Gateway aufgeteilt, wobei ein Pfad an die SPS geliefert wird, um die ursprüngliche Aufgabe auszuführen, und einer an die Cloud oder eine IoT-Plattform für Mehrwertdienste wie fortschrittliche Algorithmen geliefert wird und maschinelles Lernen. Auf diese Weise wird die SPS nicht mit Datenverarbeitung belastet, die über die Ausführung der Funktionen hinausgeht, für die sie ursprünglich ausgewählt und programmiert wurde, so Hilgner.

Die Verwendung von OPC UA over TCP/IP für den vom Y-Gateway eingerichteten zusätzlichen Kanal gewährleistet laut Whitepaper Interoperabilität und Sicherheit.

In dem Whitepaper zeigen die Autoren, wie die intelligente Fertigungstechnologie mit SAP-Software genutzt werden kann, um die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu steigern. Mittels IO-Link-Sensoren zur Messung des Luftstromverbrauchs und der Temperatur sowie zur Zählung der produzierten Teile werden Daten zum Druckluftverbrauch pro produziertem Teil erfasst. In zwei separaten Anwendungsfällen wird es entweder an die Software SAP Manufacturing Integration and Intelligence oder die SAP Cloud-Plattform gesendet, wo Bediener Dashboard-Visualisierungen anzeigen können, die zeigen, dass die verbrauchte Druckluftmenge über die während des gemessenen Zeitraums produzierten Teile erheblich variiert. Dies war vor der Implementierung der neuen Smart Manufacturing-Technologie nicht erkennbar und bietet laut Whitepaper einen Ausgangspunkt für die Ursachenanalyse.

Die ersten Rückmeldungen zu der Technologie waren positiv, und Hilgner sagte, dass sie nun versuchen, ihren Prototyp in einem tatsächlichen Industrieszenario einzusetzen, während sie sich auf die Kommerzialisierung hinbewegen.

„Als wir es herausbrachten und den IIC-Mitgliedern die Idee beschrieben haben, waren so viele Unternehmen interessiert“, sagte er.