Jeden, wspólny interfejs zapewnia bezproblemową łączność

Do wdrażania coraz bardziej złożonych procesów produkcyjnych, konstruktorom i operatorom najnowocześniejszych systemów produkcyjnych będą potrzebne rozwiązania automatyzacyjne nowej generacji.

Produkcja przemysłowa ewoluuje od zwykłej produkcji masowej do takich poziomów indywidualizacji, których nie da się już obsłużyć za pomocą tradycyjnych linii zaprojektowanych na potrzeby produkcji dużych ilości różnych, personalizowanych produktów. Aby możliwa była opłacalna produkcja coraz mniejszych partii, potrzebne są mniejsze, bardziej modułowe urządzenia produkcyjne, które można łatwo dostosować i skonfigurować – w dowolnym momencie i przy minimalnym nakładzie pracy.

Jednak nawet przy zastosowaniu modułowych urządzeń produkcyjnych, do wykonania bardziej złożonych zadań potrzebna jest większa liczba i większa różnorodność zaawansowanych technologicznie komponentów. Komponenty takie – również te, pochodzące od różnych producentów – muszą umieć komunikować się ze sobą, aby pozyskiwać potrzebne dane.

Najważniejszym krokiem na drodze do adaptacyjnej produkcji będzie zastosowanie niezależnego od dostawcy rozwiązania komunikacyjnego. „Wprowadzenie takich innowacji, jak masowa personalizacja i opłacalna produkcja jednostkowa” – wyjaśnia Konstantin Klein – „wymaga jednolitej, zdolnej do pracy w czasie rzeczywistym sieci, która zapewnia pełną interoperacyjność oraz łączy standardy IT ze standardami produkcji przemysłowej.”

Aby zapewnić bezproblemową łączność, potrzebna jest otwarta komunikacja z możliwością pracy w czasie rzeczywistym. „W przeszłość odchodzą czasy, w których konstruktorzy maszyn byli zmuszeni do używania niestandardowych protokołów stosowanych przez danego producenta” – mówi Klein. Nowa generacja zastąpi niezliczoną ilość niestandardowych systemów jednym rozwiązaniem pozwalającym płynnie wymieniać znormalizowane dane pomiędzy wszystkimi węzłami w sieci. Praca z jednym, wspólnym interfejsem pozwala uprościć cały proces projektowania. Surowe dane wzbogacone są standaryzowanymi opisami semantycznymi, które umożliwiają automatyczną interpretację systemów, urządzeń i zmiennych.

Protokół OPC UA over TSN umożliwia czołowym producentom automatyki i technologii informatycznych przejście na komunikację niezależną od dostawcy sprzętu. Do tej pory konstruktorzy maszyn wkładali wiele wysiłku i kosztów w definiowanie wielu interfejsów i włączanie wszystkich pochodzących od nich informacji systemowych. OPC UA over TSN uwalnia ich od tego. W przeciwieństwie do innych protokołów, które przesyłają tylko surowe dane, to rozwiązanie wzbogaca te dane o semantykę, którą dowolny węzeł w sieci może łatwo zrozumieć. Eliminuje to wszelkie potencjalne źródła błędów i ułatwia wdrażanie elastycznych koncepcji maszyn, które można łatwo dostosować do danych warunków.

Model informacyjny OPC UA obejmuje wszystkie istotne dane dla każdego urządzenia. Oznacza to na przykład, że można szybko podłączyć dowolny napęd do dowolnej maszyny, niezależnie od producenta, który go dostarczył. Znacznie łatwiej jest przeprowadzać konserwacje i modernizacje.

Ujednolicony interfejs i protokół to jednak tylko jedna strona równania. Równie ważną rolę odgrywa czas trwania cyklu i szerokość pasma. Zastosowania, w których czas jest kluczowy, takie jak synchronizacja robota z inteligentnym systemem śledzenia, wymagają czasu cyklu krótszego od mikrosekundy. OPC UA over TSN zapewnia wydajność 18 razy większą, niż rozwiązania konwencjonalne. „OPC UA over TSN oznacza wydajność wystarczającą na potrzeby wszystkich obecnych i przyszłych zastosowań” – podkreśla Klein.

Aby umożliwić taki skokowy wzrost wydajności, standard Ethernet, na którym opiera się rozwiązanie komunikacyjne rozszerzono o zestaw standardów Time Sensitive Networking (TSN). „Rozszerzenie TSN gwarantuje deterministyczną transmisję w dużych sieciach konwergentnych, które niwelują różnice między systemami OT i IT” – mówi Klein. Rozwiązania napędu – czy to szybkie i scentralizowane, czy też inteligentne i rozproszone – można łatwiej dostosować do potrzeb aplikacji za pomocą OPC UA over TSN niż za pomocą jakiegokolwiek innego standardu. Rezultatem jest wzrost wydajności i jakości produktu.

Produkty obsługujące OPC UA over TSN, oparte o warstwę fizyczną Gigabit Ethernet, zapewniają znacznie większą przepustowość. Bieżące dane eksploatacyjne mogą być gromadzone i udostępniane w systemach wyższego poziomu. „Oznacza to bezproblemowe połączenie od poziomu obiektu do chmury” – zaznacza Klein. Zaawansowane rozwiązania Przemysłowego Internetu Rzeczy, takie jak monitorowanie stanu i konserwacja zapobiegawcza, mogą korzystać z bieżących informacji zwrotnych w celu wydłużenia okresu użytkowania komponentów i zwiększenia dyspozycyjności systemu.