TwinCAT-megoldások az IoT és az ipar számára
Az automatizálási technológia és az informatika konvergenciája ideális táptalaj az IoT-hez és az ipar 4.0-hoz kötődő projektek számára.

 

Mivel az ipar 4.0 végeredményben a gyártási hatékonyság javítását célozza, így a területen érintett vállalatok mindegyikének érdemes figyelemmel kísérnie a kezdeményezést, függetlenül attól, hogy az valódi „forradalmat” jelent-e, vagy csak a technológiai fejlődés következő lépcsőfokát. „Minden forradalomhoz egy azt megelőző és egy azutáni időszak tartozik – emelte ki Hans Beckhoff, a német Beckhoff Automation cég ügyvezető igazgatója. – A forradalmat megelőző időszakban alakul ki a kritikus tömeg.” Amint ez létrejött, maga a technológiai forradalom akár évtizedekig is eltarthat.

„Az evolúciósnak tekinthető ötletek sokasága összességében sokszor új minőségi szintet eredményez – folytatta az ügyvezető igazgató. – Ha 50 év múlva visszatekintünk, valószínűleg úgy emlékszünk majd a negyedik ipari forradalomra, mint az igazi gépi intelligencia elterjedésének kezdetére.” Akár forradalminak tekintjük, akár nem, az ipar 4.0 „hatalmas előrelépést hozhat az egész gazdaság termelékenységében”. A hagyományos vezérlési feladatokat nagy adatmennyiségek (big data) kezelésével, továbbá mintafelismerő, állapot- és energiafelügyeleti felhőalapú alkalmazásokkal kiegészítve a gyártás hatékonysága fenntarthatóan fejleszthető.

PC-alapú vezérlési technológia mint az ipar 4.0 alapja

Az ipar 4.0 a Beckhoff üzleti modelljére eddig csak visszafogott hatással bírt. „Ugyanakkor a hatás jelentős a termékfilozófiánk vonatkozásában” – nyilatkozta Hans Beckhoff. A cég termékválasztékában már megtalálhatók a használatra kész, IoT-hez és ipar 4.0-hoz kapcsolódó képességekkel felvértezett termékek, amelyek segítik a vonatkozó szoftveres infrastruktúra kiépítését is. Az ügyvezető igazgató meggyőződése, hogy nem lesz egyetlen, mindent lefedő megközelítés az ipar 4.0 gyakorlati működésére. Ehelyett számos technológiai vezető cég önállóan fogja kifejleszteni gyakorlati megoldásait, amelyek végül iparági szabvánnyá válnak. A RAMI 4.0-hoz és az adminisztrációs keretrendszerhez kapcsolódó szabványosítási törekvéseket jónak és észszerűnek tartja.

 

Hans Beckhoff: Az adatok célorientált elemzése gyorsan kézzelfogható eredményekhez vezet

 

„Ennek megfelelően támogatjuk és kiemelt figyelemmel kísérjük ezeket a kezdeményezéseket” – nyilatkozta Beckhoff, hozzátéve, hogy nem szükségszerűen a jelenlegi referencia-összeállítások, például a RAMI 4.0 lesz végül a globális iparági szabvány. Hisz benne, hogy mindkét irány elvezet a megcélzott szabványosításhoz, legyen szó akár a normaalkotással foglalkozó bizottságokról, akár a technológiai vezető cégek „világmegváltó” fejlesztéseiről. Kétség sem fér hozzá, hogy a berendezéseknek és az alkotóelemeknek számos szabványnak kell majd megfelelniük. Beckhoff emellett úgy gondolja, hogy a regionális gondolkodás felett eljárt az idő:

 


„A mai vállalatoknak a legjobb ötletek és technológiák által meghatározott, világméretű piacon kell helytállniuk.”


 

Mint kiemelkedő teljesítőképességű gépvezérlési környezet, a PC-alapú automatizálás stabil technológiai alapot nyújt az ipar 4.0-hoz kapcsolódó rendszereknek. „A PC-alapú vezérlés beépített hálózati képességeket biztosít a horizontális kommunikációhoz és a magasabb szintű rendszerek integrációjához, így ez az ideális környezet az ipar 4.0-hoz kapcsolódó alkalmazások számára” – folytatta Beckhoff.

„A PC-alapú automatizálás középpontjában a Microsoft operációs rendszer, valamint a gyors kommunikációra képes, EtherCAT be-ki menettel ellátott központi és helyi vezérlők helyezkednek el. Támogatják az összes jelentős kommunikációs protokollt, és összekötik az informatika, az internet és az automatizálási technológia világát. PC-alapú vezérléstechnikánk számos iparág-specifikus kommunikációs eljárást képes kezelni, s biztosak vagyunk benne, hogy ez a világ a különféle ipar 4.0 és IoT-változatok terjedésével még szerteágazóbbá válik.

Mi és ügyfeleink már készen állunk a sokféleség további fokozódására, ami a szektoron belüli versenynek és az új alkalmazások megjelenésének köszönhető. Hisszük, hogy ipari vezérlőrendszerekkel kapcsolatos tapasztalataink rendkívül hasznosak lesznek az automatizálási alkalmazásokhoz kötődő, nagy teljesítőképességű, gyakorlatias IoT-megoldásaink fejlesztése terén” – mondta Beckhoff. Az automatizálási technológia (AT) és az informatika konvergenciája ideális táptalaj az IoT-hez és az ipar 4.0-hoz kötődő projektek számára. „A PC-alapú vezérlési technológia a felhőalapú kommunikáció tekintetében is a legjobb környezet, mert ez a fajta kommunikáció a PC-s technológia szempontjából hazai pályának tekinthető” – tette hozzá Beckhoff.

Nagy adatmennyiségek a felhőben

A gyártással foglalkozó vállalatok egyre inkább felfedezik a nagy adatmennyiségek (big data) kezelésének előnyeit. Hogy csak egy példát említsünk, hatalmas adathalmazok elemzésével pontosan előre lehet jelezni a gépek esetleges meghibásodását. Az ehhez szükséges információk fontos forrása a gép vezérlője, mivel ennél összpontosulnak a gép funkciói. A nagy adatmennyiségek elemzése számos információra rávilágíthat a gyártási folyamat, a gépek működése, valamint a következő munkafázisok berendezései kapcsán – nyilatkozta a fizikus. – Ezen adatok célorientált elemzése gyorsan kézzelfogható eredményekhez vezet.

Beckhoff szerint ezt ismerte fel a Google és további, adatelemzési szolgáltatásokat nyújtó cégek, akik más területeken szerzett tapasztalataikat és technológiáikat az ipari gyártás világába is elhozzák. „A gyártóipar az értéklánc túl fontos eleme ahhoz, hogy a digitális világ globális szereplői figyelmen kívül hagyják.” A Microsoft Analytics vagy a Microsoft Cloud szolgáltatásokat már jelenleg is bárki használhatja. Az ügyvezető igazgató ezt nem fenyegetésként, hanem lehetőségként éli meg: „Egy adott alkalmazásra a legjobb algoritmust kínáló cég piaci előnyre fog szert tenni.”

A Beckhoff PC-alapú automatizálási alkalmazásai lényegében már ma készen állnak az ipar 4.0-ra. Sőt, a Beckhoff új, kifejezetten IoT-t és ipar 4.0-t célzó termékeivel ezen képességek használata még egyszerűbb lesz. A vezérléstechnika által előállított teljes folyamatképen könnyen áttekinthetjük az egyes gépeket és rendszereket. „Az ipar 4.0-hoz kapcsolódó funkciók széles tárháza egyetlen kattintással elérhető” – állítja Beckhoff. Mindezt új termékek egész sora teszi lehetővé. Az ipari PC-vel vagy beágyazott számítógéppel mint IoT-vezérlővel karöltve a TwinCAT IoT-szoftver fennakadásmentesen kapcsolja össze az eszközök hálózatát a szolgáltatások internetével.

„A TwinCAT automatizálási környezet szerves részét képező TwinCAT IoT segítségével valamennyi Beckhoff vezérlő könnyen, biztonságosan és közvetlenül kapcsolatba léphet a felhővel – magyarázza Beckhoff. – A támogatott felhőplatformok között megtalálható a Microsoft Azure és az Amazon AWS is. Emellett az SAP Hana rendszerhez való kapcsolódáson is dolgozunk.” A TwinCAT IoT részét képezi a szabványos felhős kommunikációs protokollok támogatása; ilyen az AMQP a Microsoft, valamint az MQTT az Amazon rendszerében” – folytatta. „A TwinCAT-tel gyerekjáték az átjáró funkció beállítása.”

Ciklusszinkronizált adatelemzés

Az új, ipar 4.0-hoz kapcsolódó megoldások középpontjában a TwinCAT Analytics áll, amely folyamatadatokat későbbi elemzések céljából minden ciklusra vonatkozóan szinkronizáltan tárol. Ezzel a megoldással „nagyon egyszerűen kaphatunk gazdag, gépelemzést segítő információkat” – állítja Beckhoff. Példaként említhető a közvetlen kapcsolattal és utólagosan végzett állapotelemzés, az előrejelző karbantartás, a mintafelismerés és a gépi tanulás, a gépoptimalizálás, valamint a hosszú távú adattárolás. A vállalat 2015. évi SPS IPC Drives szakkiállításon bemutatott termékét az ügyfelek jelenleg tesztelik.

„Az első ajánlások már megszülettek, és bizonyos részek, például az állapotfigyelés, már a gyakorlatban is megjelentek” – tette hozzá Beckhoff. A TwinCAT Analytics új algoritmusokat kapott, és saját adatbázissal is rendelkezik. „Mivel a TwinCAT Analytics a TwinCAT 3-on alapszik, a gépek elemzése ismert és már bizonyított eszközzel zajlik. Használhatjuk például a TwinCAT Scope-ot a jelek alakulásának grafikus megjelenítéséhez.”

Saját, a TwinCAT-hez hasonló elemző rutinokat is írhatunk igényeinknek megfelelően, IEC 61131-3 szabványú nyelveken, C++-ban vagy MATLAB/Simulinkben. „Akár vegyesen is használhatjuk ezeket az eszközöket – nyilatkozta Beckhoff. – Így egyszerűen használható eszközt kapunk, amely a MATLAB/Simulinkkel egyben kiemelkedő teljesítőképességű is.” Erre a célra a TwinCAT Analytics Workbench használható. A TwinCAT Analytics könyvtár moduljainak segítségével egy vagy több gépen is futtathatunk közvetlen kapcsolattal történő vagy utólagos elemzéseket.

Az Analytics könyvtár a Workbench részeként olyan PLC-könyvtár, amely cikluselemzési, élettartam-figyelési, állapotfelügyeleti, energiafelhasználási követelményekhez kapcsolódó, valamint RMS számítási funkciókat is nyújt. Tapasztalt PLC-programozók a könyvtári modulokat saját alkalmazásaikban is felhasználhatják, így felügyeleti funkciókat építhetnek be gépvezérlő rendszerükbe.

Hozzáférés a teljes folyamatképhez

Az adatokat elemzés előtt rögzítenünk kell. Ezért hozta létre a Beckhoff a TwinCAT Analytics Logger adatnaplózót, amellyel nagy adatmennyiségeket ciklikusan rögzíthetünk. „Az Analytics Logger minden folyamatadatot rögzít – fejtette ki Beckhoff. – Ezután a TwinCAT Analytics segítségével közvetlen kapcsolattal vagy utólagosan is elemezhetjük a rögzített folyamatképet.” Tipikus felhasználási példa az állapotfelügyelet, ami lényegében az alkotóelemek élettartamának követését jelenti.

A szoftver képes a jelek vagy működési ciklusok számlálására is, és jelzi, ha meghibásodást megelőző alkatrészcsere szükséges. Emellett képes a gép egyes működési üzemállapotaihoz tartozó hőmérsékletek követésére, valamint akár a gépelemek fogyasztásának meghatározására is, így a vezérlő terhelésének növelése nélkül követhetjük nyomon a fogyasztást. Egy másik lehetséges alkalmazás az időoptimalizálás.

 

Az új, ipar 4.0-hoz kapcsolódó megoldások középpontjában a TwinCAT Analytics áll

 

„A rendszer meghatározza az egyes folyamatok időzítését, rögzíti az időbélyegeket, valamint mindehhez határértékeket rendel – tette hozzá Beckhoff. – A rendszer felismeri a folyamat időzítésében az eltéréseket és a hibákat.” Az összes gépadat TwinCAT Analytics Loggerrel való rögzítése különösen a szerviztechnikusok számára hasznos. A rögzített adatokból olyan hibákat is azonosíthatnak, amelyek az operátor távollétében jelentkezhetnek. „Ezek a funkciók mind rendkívül hasznosak a folyamatok szempontjából, segítségükkel jobban megérthetjük a gép működését” – nyilatkozta Beckhoff.

A TwinCAT Analytics a népszerű TwinCAT 2-es szoftverváltozattal is használható. „Ehhez a változathoz tartozik egy Data Agent nevű eszköz, mellyel kiolvashatjuk és IoT-protokollal továbbíthatjuk a vezérlők adatait – magyarázta Beckhoff. – Ha szeretnénk egy meglévő rendszert elemezni, elegendő csak a TwinCAT Data Agentet telepítenünk, a gépet ténylegesen vezérlő programot nem kell megváltoztatnunk”. A TwinCAT Analitics adatait tárolhatjuk a gépvezérlőn helyben, a helyi kiszolgálón vagy akár a felhőben is.

Az adatformátumot úgy alakítottuk ki, hogy a Microsoft és az Amazon elemzőszolgáltatásaival egyszerűen elérhető és feldolgozható legyen. „Így könnyebben kapcsolódhatunk be az ipar 4.0 fejlesztéseibe, és készíthetünk összetett alkalmazásokat” – mondta Beckhoff. A TwinCAT Analytics a Microsoft Analyticsszel megegyező kommunikációs protokollokat használ, de a Beckhoff emellett alkalmazásspecifikus támogatást is nyújt. A Beckhoff már jelenleg is széles termékválasztékot kínál az IoT és ipar 4.0 alkalmazások terén, s az igények gyors növekedésére számít.

Az ipari robotok is áldozattá válhatnak
Egyre több kiberfenyegetéssel kell szembenézniük a vállalatoknak, beleértve a zsarolóvírusokat, az üzleti e-maileket érintő visszaéléseket és az IoT-eszközöket célzó támadásokat, ráadásul immár a kiberpropagandával is meg kell küzdeniük.
Arduino Due alkalmazás GridEye szenzorral
Cikksorozatunk befejező részében a GridEye szenzorral megvalósítunk egy önállóan futó Arduino Due alkalmazást, mely a mini hőkamera képét egy 8X8-as RGB LED mátrixon jeleníti meg, miközben a céltárgy mozgását egy szervomotorral igyekszünk követni.
Bajba kerülhetnek a magyar beszállítók
Egy elemzés szerint öt éven belül komoly nehézségekkel szembesülhet a magyar ipar az elektromos autók elterjedése miatt. Elsősorban a nagy autógyártók beszállítói hálózatának csökkentése és a munkaerő mérséklése jelentheti a legnagyobb veszélyt.
Új kihívások a szakképzésben
A magyarországi munkaerőpiacon az európai átlagnál magasabb a digitális analfabéták aránya, amiért elsősorban a köznevelés hiányosságai tehetők felelőssé. A csorbát az oktatáspolitikai szakemberek az informatikai és műszaki tudományágak kutatóival és az iparági szereplőkkel karöltve próbálják kiköszörülni.
Okosautók kibercsapdában
Az autóipar növekvő kiberbiztonsági kihívásaira a Kaspersky Lab és az AVL elkészítette annak a biztonsági egységnek (Secure Communication Unit - SCU) a prototípusát, amely lehetővé teszi a zavarmentes kommunikációt az autó alkatrészei valamint az autóval összekapcsolt infrastruktúra között.