克勞斯瑪菲集團(tuán)（于2016年被中國化工集團(tuán)公司收購）為其注塑和反應(yīng)/擠出系統(tǒng)采用了uaGate SI網(wǎng)關(guān)技術(shù)并實(shí)行了開放且獨(dú)立于平臺(tái)的OPC UA標(biāo)準(zhǔn)，以用于設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)化監(jiān)控，這有助于提高產(chǎn)量并避免機(jī)器停機(jī)。

手動(dòng)數(shù)據(jù)收集

克勞斯瑪菲集團(tuán)在幾年前就采取了有效措施，以確保其生產(chǎn)一直保持高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該公司需要記錄從100公斤到70噸大型生產(chǎn)機(jī)械的狀態(tài)。為此，其部署了一種定義為TPM的方法來收集數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)可用于提高機(jī)器產(chǎn)能利用率和生產(chǎn)可靠性。

為了記錄OEE KPI（設(shè)備指標(biāo)），工人需要記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及正常操作期間甚至機(jī)器停機(jī)期間的所有異常情況，所以每個(gè)事件的數(shù)據(jù)都是在公司內(nèi)部SAP系統(tǒng)中通過手動(dòng)輸入的。雖然這種方法能夠顯著提高設(shè)備利用率，但系統(tǒng)負(fù)責(zé)人意識(shí)到，手動(dòng)輸入意味著信息既不連續(xù)也不準(zhǔn)確，無法達(dá)到更高的自動(dòng)化水平。

由此，一個(gè)新的想法便產(chǎn)生了：生產(chǎn)中使用的每臺(tái)機(jī)器都配置一種持續(xù)更新的“病歷”。這樣產(chǎn)生的透明度和可衡量性將能進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)過程。為此，需要自動(dòng)收集數(shù)據(jù)，并由專門的MDC/PDC軟件來儲(chǔ)存記錄，而這兩個(gè)軟件在項(xiàng)目開始時(shí)并不存在。

工業(yè)4.0的合作伙伴

在對(duì)其設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化的過程中，克勞斯瑪菲同時(shí)在尋找用于收集設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的新MDC/PDC軟件，以及能夠?qū)⑺猩a(chǎn)設(shè)備都連接到IT系統(tǒng)的設(shè)備供應(yīng)商。

“我們?cè)跀?shù)據(jù)收集方面已經(jīng)有很多經(jīng)驗(yàn)了，”克勞斯瑪菲工業(yè)工程部的克勞迪奧 ? 薩特解釋說，“因此能夠自己制定軟件規(guī)范。但是，這與將我們的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)到IT系統(tǒng)的情況正好相反。我們需要從未來的合作伙伴那里咨詢高質(zhì)量專業(yè)知識(shí)?！?

經(jīng)過廣泛的市場(chǎng)調(diào)查，客戶確定了合作伙伴并集成了正確的軟件解決方案。然而，自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集的實(shí)施本身就是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)榭藙谒宫敺乒镜脑O(shè)備中包括了一些使用時(shí)間超過20年的設(shè)備以及超現(xiàn)代化的機(jī)器——這也是幾位系統(tǒng)集成商從最終入圍名單上被淘汰的原因。最后，該合同授予了來自奧地利霍恩施泰因的SEP軟件工程部門（SEP集團(tuán)），并且該公司已經(jīng)與克勞斯瑪菲成功完成了多個(gè)設(shè)備的現(xiàn)代化項(xiàng)目。

SEP集團(tuán)銷售總經(jīng)理Bernhard Haas解釋說：“這個(gè)項(xiàng)目的一大挑戰(zhàn)是需要深入了解各種工廠控制系統(tǒng)并提取所需的數(shù)據(jù)。雖然我們的許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都對(duì)這個(gè)問題束手無策，但我們?cè)谖鏖T子和SINUMERIK的領(lǐng)域中是非常自信的，并且可以貢獻(xiàn)大量經(jīng)驗(yàn)?！?

雖然機(jī)房控制系統(tǒng)多種多樣，從傳統(tǒng)的到非常先進(jìn)的，但是用于進(jìn)入MDC/PDC軟件的數(shù)據(jù)記錄方式必須盡可能保持相似。出于這個(gè)原因，現(xiàn)有的PLC使用了輸出總共為16個(gè)信號(hào)的軟件基本版本，并且能滿足所有技術(shù)要求。SEP集團(tuán)技術(shù)總監(jiān)Andreas Fischer說：“雖然這在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中看起來有點(diǎn)麻煩，但輸出的信號(hào)與使用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20年的控制系統(tǒng)相同——因此數(shù)據(jù)記錄的方式是相同的，這才是最重要的?！?

IT安全成為焦點(diǎn)

另外，能夠在異構(gòu)設(shè)備池和IT系統(tǒng)之間提供簡(jiǎn)單、透明的連接解決方案也很重要，因?yàn)檫@可以保障工作負(fù)載的可管理性，特別是對(duì)于那些使用了種類繁多的軟件應(yīng)用程序的設(shè)備。Haas在解釋項(xiàng)目的后續(xù)步驟時(shí)說：“這就是我們研究Softing OPC uaGate解決方案的原因”。

采用uaGate進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的決定受到了網(wǎng)關(guān)提供的開放、獨(dú)立于平臺(tái)且普遍被接受的OPC UA標(biāo)準(zhǔn)的影響。另一個(gè)關(guān)鍵因素是SEP軟件工程部門從一開始就高度重視網(wǎng)絡(luò)安全。在這種情況下，uaGate憑借其集成防火墻功能可再添一分。

除了防火墻外，兩個(gè)在物理上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)接口還提供了更大程度的攻擊保護(hù)，并且PLC數(shù)據(jù)訪問也受到了保護(hù)，由此可以為控制層和IT層設(shè)置單獨(dú)的配置權(quán)限。這對(duì)于希望保留其專有控制數(shù)據(jù)的原始設(shè)備制造商/機(jī)械制造商來說特別有用，而且對(duì)使用的數(shù)據(jù)加密和用戶認(rèn)證系統(tǒng)符合非常嚴(yán)格的安全要求。

“對(duì)于實(shí)際方案的實(shí)施，我們選擇了更注重IT安全的解決方案，”Fischer說，“這意味著辦公室網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備沒有直接連接，相反，您可以創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的解決方案：在設(shè)備和辦公室的網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置防火墻，以確保更高級(jí)別的安全性。”

積極影響

雖然在對(duì)設(shè)備通信設(shè)置進(jìn)行初步測(cè)試后需要一些小的改進(jìn)，但總體思路是實(shí)現(xiàn)所有連接設(shè)備狀態(tài)透明化以及可進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)告。SEP軟件公司現(xiàn)正在將IT系統(tǒng)集成推廣到公司的大部分設(shè)備中，并且各方對(duì)該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)都非常積極?？藙谒宫敺萍瘓F(tuán)強(qiáng)調(diào)了SEP軟件工程部門通過OPC為克勞斯瑪菲網(wǎng)絡(luò)提供的有效建議和快速數(shù)據(jù)分級(jí)。SEP軟件工程部門對(duì)Softing提供有關(guān)網(wǎng)關(guān)固件問題的及時(shí)技術(shù)支持表示贊賞。

團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在計(jì)劃下一步了，克勞斯瑪菲集團(tuán)現(xiàn)在希望在新項(xiàng)目中再接再厲，取得進(jìn)展。該項(xiàng)目使用所獲得的數(shù)據(jù)來啟用設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控以及來主動(dòng)檢測(cè)機(jī)器的故障。他們?cè)俅芜x擇Softing網(wǎng)關(guān)，因?yàn)椴捎肧ofting網(wǎng)關(guān)不僅可以使數(shù)據(jù)1:1轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)庫，還可以使其重新被用于其他下游應(yīng)用程序。

uaGate SI技術(shù)

控制器與IT（ERP、MES、SCADA）系統(tǒng)以及控制器之間的連接使用了開放、獨(dú)立于平臺(tái)且經(jīng)過市場(chǎng)驗(yàn)證的OPC UA標(biāo)準(zhǔn)。

OPC UA支持簡(jiǎn)單的本地和全球網(wǎng)絡(luò)以及通過防火墻的路由。MQTT Publisher功能提供了將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)云的解決方案。網(wǎng)關(guān)配置可以基于導(dǎo)入接口，并允許直接從SIMATIC STEP 7和TIA Portal項(xiàng)目中輕松導(dǎo)入符號(hào)。

物理分離的網(wǎng)絡(luò)接口不僅可以防止被入侵，還支持對(duì)PLC數(shù)據(jù)的單獨(dú)保護(hù)、訪問以及控制和對(duì)IT級(jí)別的權(quán)限單獨(dú)配置。這些功能對(duì)于不想泄露專有控制器數(shù)據(jù)的OEM/機(jī)械制造商特別有用。數(shù)據(jù)加密和用戶身份驗(yàn)證滿足了非常高的安全要求。

OPC UA標(biāo)準(zhǔn)組件不僅可為現(xiàn)有工廠添加現(xiàn)代化通信功能，而且可集成到小型和大型自動(dòng)化項(xiàng)目中，還可適用于新應(yīng)用和工廠改造。

uaGate網(wǎng)關(guān)也是全硬件解決方案，因此無需軟件更新、操作系統(tǒng)補(bǔ)丁或PC維護(hù)工作，也無需PLC編程或?qū)Ｓ肞C，并且在設(shè)備插入和配置一次后可多年無故障運(yùn)行。