Maschinen integrieren mit IndustryView SF

   Fest steht, dass Ihre Maschinen und Anlagen große Mengen Daten bereitstellen können, die Sie bisher nicht oder nur rudimentär nutzen. Genau diese Daten benötigen Sie aber für Ihre Digitalisierung. Anschließen und vernetzen lässt sich so gut wie alles, was in Ihrer Fertigungshalle existiert.

 

  Aus Sicht der Smart Factory können Sie diese Daten in vier Kategorien einteilen: 

 

• Mengen und Taktsignale
  Diese Daten entstehen mit jedem Produktionszyklus einer Anlagen. Sie geben Aufschluss darüber, ob eine Maschine momentan produziert oder unterbrochen ist. Der digitale Zwilling in IndustryView SF berechnet zusätzlich aus diesem Signal die Geschwindigkeit der Maschine, erkennt die Prozessstabilität an der Häufigkeit der Unterbrechungen und ermittelt die OEE (Overall Equipment Effectiveness, zu Deutsch "Gesamtanlageneffizienz").
   

• Ereignisse
  Die Maschine teilt mit, aus welchem Grund sie gerade steht. In der Regel ermittelt der Hersteller dies mit Sensoren, die in der Maschine verbaut sind und ihr Signal an die SPS weitergeben. Ist beispielsweise eine Schutztür geöffnet, signalisiert dies ein Ereignis. Besonders interessant sind die Ursachen für Stillstände. Verklemmt sich beispielsweise ein Zuführteil, teilt dies die SPS in Form eines Ereignisses mit. Warnhinweise wie "Öltemperatur zu hoch" oder "Wartung fällig" teilt die SPS ebenfalls als Ereignis mit. Ereignisse benötigen Sie auf jeden Fall, wenn Sie Ihre KVP perfektionieren wollen. 
   

• Messwerte
  Geschwindigkeiten, Temperaturen, Kräfte, Verbrauchsdaten - um einige Beispiele zu nennen - hält die SPS als Messwerte bereit. Häufig erkennt der Digitale Zwilling an diesen Daten, ob Schäden in der Maschine oder im Werkzeug entstehen. Die Berechnung des CO2-Verbrauchs fällt ebenso darunter. Oft lässt sich anhand der Messwerte erkennen, ob die Produktqualität überhaupt i.O. sein kann.
   

• Prozessparameter und Einstellwerte
  Hier legt die SPS ihre "Rezeptur" ab. Also alle Einstellungen, die erforderlich sind, das Produkt herzustellen. Stimmen diese Werte nicht exakt mit dem Plan überein, kann auch die Qualität nicht stimmen.

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Die Perfektion: Integration der Maschinensteuerung
 

   Seit etwa den 80'er Jahren bauen Maschinenhersteller SPS (Speicher Programmierbare Steuerungen) ein. Über die Jahre wurden diese SPS-Systeme immer intelligenter und nicht wenige Systeme verwalten einige tausend Informationen. Koppeln Sie die Maschine auf dieser detaillierten Ebene, kann der Digitale Zwilling in IndustryView SF alle vorgenannten Datenkategorien verarbeiten und nutzen.​ Perfekt.

 

   Für den Datentransfer zwischen SPS und Netzwerk bzw. Server stellen so gut wie alle SPS-Hersteller eine OPC-Lösung bereit, die entweder schon in Ihrer Maschine verbaut ist, oder sich nachrüsten lässt. OPC gibt es schon seit etwa 15 Jahren in der "Classic"-Variante, kurz "OPC-DA". Seit einigen Jahren etabliert sich die aktuelle Version "OPC-UA". IndustryView SF unterstütz beide Varianten. 

 

   Bei der Planung Ihrer Maschinenintegration müssen Sie auf jeden Fall berücksichtigen, dass Sie die Steuerung mit Ihrem Netzwerk verbinden müssen. Nicht jede Steuerung bietet gleich einen Ethernet-Adapter an. Aber auch dies lässt sich in den meisten Fällen nachrüsten. Sollte die SPS Ihrer Maschine jedoch schon einen freien Ethernet-Steckplatz anbieten, müssen Sie weiter bedenken, dass die Maschine u.U. selbst ein maschineninternes Netzwerk nutzt, so dass Sie die IP-Adressen nicht ohne großen Aufwand ändern können. In einem solchen Fall hilft ein "Router", der die Vermittlung zwischen SPS und Ihrem Unternehmensnetz übernimmt, über das Hindernis.

 

   Haben Sie die SPS erst einmal in Ihr Netzwerk integriert, müssen Sie wissen, welche Feldnamen der SPS-Programmierer benutzt hat und wie die Daten in den Feldern abgelegt sind. Hier hilft auch OPC nicht weiter. OPC standardisiert lediglich das Transferprotokoll, nicht jedoch die Dateninhalte. Hat der Maschinenhersteller bereits OPC verbaut, wird es leichter: Sie können sich die Dateninhalte mit einem sogenannten OPC-Client anschauen. Dennoch könnten hier "Böhmische Dörfer" aus den Feldbezeichnungen entstehen. Sie brauchen im Regelfall einen Experten, der das SPS-Programm kennt. Oder Sie machen sich selbst an die Erforschung der Dateninhalte. Hat der Hersteller noch kein OPC aktiviert, kann im Regelfall nachgerüstet werden. Je nach Steuerungshersteller und Programmiersystem benötigen Sie hierzu den Quellcode der SPS-Programme bzw. eine sogenannte "Symboldatei". In vielen Fällen werden diese Dateien an den Kunden der Maschine ausgeliefert und im Regelfall in der Instandhaltungsabteilung archiviert. 

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  Neben OPC existieren in einigen Branchen ähnliche Systeme für den Transport von Daten zwischen Maschine und Unternehmensnetzwerke. So hat sich vor Jahren im Bereich der Kunststoff-Spritztechnik "EUROMAP 63" etabliert, was nicht heißt, dass es inzwischen nicht auch verschiedene Kunststoffspritzautomaten mit OPC gibt.

 

Nicht ganz so gut, aber brauchbar

 

  In einigen Fällen ist der Anschluss der SPS schon deshalb nicht möglich, weil gar keine SPS verbaut wurde. Ältere Maschinen und Anlagen arbeiten häufig noch mit Relaissteuerungen. Ein weiterer Grund könnte sein, dass die SPS veraltet ist und es kein OPC seitens des Anbieters gibt. Manchmal ist es auch schlichtweg zu teuer, OPC an einer bestehenden Maschine nachrüsten zu lassen.

  Für diese Fälle hält der Markt kleine, preiswerte Steuerungen oder sogenannte "Feldbus-Adapter" bereit. Diese Systeme dienen im Regelfall dazu, 24-Volt-Signale zu verarbeiten und an das Computernetzwerk weiterzuleiten. Manche Adapter haben sogar WLAN eingebaut, so dass Sie sich die Verkabelung sparen können. 

 

  Natürlich müssen Sie bei dieser Art der Datenintegration mit Abstrichen gegenüber einer "perfekten SPS-Integration" leben: Im Regelfall beschränkt sich die Signalweiterleitung auf Mengen- bzw. Taktsignale und wenige Unterbrechungsursachen, wie z.B. "Materialende" oder "Schutztür" geöffnet. 

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Fazit

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   Die Integration der Maschinen gehört zu den wichtigsten Aufgaben der Digitalisierung. 95% Ihrer gesamten Unternehmensdaten liegen in diesem Bereich bereit. Wichtig: Bilden Sie ein Team aus Maschinenhersteller bzw. Automatisierungstechniker, Betriebselektriker, IT und Produktionsmanagement.

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