Technológiai folyamat mérés

Átírás

1 Folyamat mérési adatainak integrálása Ipari mérés - Fehér könyv A folyamat mérési adatainak eredményes átvitele a magasabb szintű MES vagy ERP rendszerekbe, hozzájárul a gyártási folyamatok átláthatóbbá válásához. A nagyobb átláthatóság javítani tudja az eszközök kihasználtságát, csökkenhetnek az üzemi költségek és könnyebben teljesíthetők a tanúsítási szabványok vagy ipari szabályozások előírásai. A leghatékonyabb adatgyűjtő és integráló rendszer megtalálása nem tartozik a könnyű feladatok közé, főleg nem örökölt gyártási feltételek esetében. Az írás a mérési folyamat integrálásának nehézségeivel foglalkozik, felsorolja mit érdemes megfontolni, amikor meghatározzuk az üzemi korlátokat és kitűzzük az adatokra vonatkozó célokat. A felsoroltak figyelembe vételével a mérési és kommunikációs megoldások nagyobb biztonsággal érik el a kitűzött célokat és térítik meg a befektetés árát. Tartalom 1 Adatintegrálási nehézségek meghatározása 2 Adatintegrálási célok meghatározása 3 Adatintegrálási megoldások felmérése 4 Ajánlott legjobb gyakorlat 5 Kommunikáció hibaelhárítás 6 Összefoglalás 7 Egyéb források

2 1 Adatintegrálási nehézségek meghatározása Mérési adatok automatizált ERP/MES rendszerbe integrálása közben a gyártók többféle nehézségekkel találják szemben magukat: Sebesség legyen képes megbízható, szűrt mérési adatokat küldeni a magasabb szintű automatizálási rendszernek az időre érzékeny alkalmazások közben (amilyen a precíziós töltés), hogy szabályozni lehessen. Rugalmasság a mérési pontosságot, anyagfelhasználást és termelési ütemet érintő információk közlésének lehetősége, például termék azonosító, célsúly, tára súly, skála állapot, operátor üzenetek és hiba információk. Költség olyan megoldások használatának lehetősége, amely több mérleg adatait egyetlen automatizált rendszerbe integrálja. Készülék korlátok a készülék cseréjének lehetősége új, automatizálást lehetővé vezérlőkkel. Kedvezőtlen körülmények nagy nyomású lemosás; korrozív, robbanásveszélyes környezet; erős rezgések; elektromágneses zavarás, szélsőséges hőmérséklet. Segíti az üzemi korlátok meghatározásában azoknak a körülmények a szakértő felmérése, amelyek között a mérőrendszernek a pontosság csökkenése és a fölé rendelt rendszerrel a kommunikáció fenntartása mellett majd működnie kell. Ezután az adat integrációs célokat is figyelembe véve megtörténhet a legmegfelelőbb mérőberendezés és adatkommunikációs megoldás kiválasztása. 2 Adatintegrálási célok meghatározása A mérőterminál, a kommunikációs rendszer kiválasztása előtt fel kell mérni az adatintegrálással kapcsolatos célokat. Tipikusan ilyen kérdések merülnek fel: Milyen típusú információkat fog a mérőterminál és az automatizálási rendszer egymással cserélni? Kinek, minek és mire kell az adat? Mi vált ki adatküldést és milyen gyakran történik kommunikáció? Melyek az előre beállított adatformátum követelmények? Lehet róluk egyeztetni? Mi a kommunikációs közeg? Lehet róla egyeztetni? Ezek között sok a stratégiai jellegű kérdés: milyen adatok kellenek, kinek és milyen célra? A kérdések megválaszolása után megkezdhető a fennmaradó megoldások teljesítmény növelési célú felderítése. Ez növeli a valószínűségét annak, hogy a végső folyamat integráció mérhető, sőt gyors megtérülést hoz. 2 METTLER TOLEDO Fehér könyv Gyógyhatású élelmiszerek - Technológiai folyamat mérési integráció

3 3 Adatintegrálási megoldások felmérése Ha PLC irányítást terveznek, a busz interfész típusa befolyásolhatja a mérőkészülék specifikációt. A PLC busz hálózat kiválasztás olyan tényezőkön múlik, mint az automatizálási busztípus, a szükséges csomópontok száma, eszköz típusok, a hálózati adat mennyisége, az elvárt adattovábbítási sebesség és a projekt költségvetése. Az automatizálási berendezés szállító összeveti, mi szól az egyes hálózattípusok mellett és ellen. Az olyan lehetőségek, mint: mérési adat célérték feltöltése a mérőterminálra. kalibrációs adatok gyűjtése és kalibrálás a PLC programból mérleg követő statisztika mind lehetséges a jól kiválasztott mérőterminállal. Az olyan mérési célok, mint a folyamat általános pontossága és a töltési sebesség a választott PLC busz hálózattal együttesen határozzák meg, hogy milyen típusú terminálra és interfészre van szükség. Ha PLC adatintegrációra nincs szükség, szóba jöhet a PC alapú soros vagy Ethernet TCP/IP adatkommunikáció. Ethernet TPC/IP rendszereken sokkal könynyebben használható vezeték nélküli kommunikáció mint PLC rendszereken. Az OPC interfésszel a mérési adatok OPC szerveren keresztül más OPC-t támogató alkalmazásokba vihetők át. Az OPC szabványos adatformátuma révén csökkenhetnek az integráció és támogatás költségei, a rendszer bonyolultsága és felgyorsulhat az ipari automatizálási projekt fejlesztése. A METTLER TOLEDO termékvilágában, erősen általánosított összehasonlítása következik a PLC és a TCP/IP rendszereknek. METTLER TOLEDO IND131 DIN foglalatos terminál Kommunikáció módszere Alapvető mérési adatok soros kapcsolaton vagy Ethernet TCP/IP-n keresztül Követelmények, korlátok Szabványos terminál adatformátum előre megadott, korlátos adathalmazokkal A mérőterminál tárolja a Nyomtatási sablont és küldi a külső hardverre OPC szerver közli a mérési adat formátumot Alapvető mérési adatok 4-20 ma vagy 0-10 VDC jellel Súly és sebesség korlátozott átvitele Külön kommunikációt igényel a vezérlő rendszer és a mérőterminál között az olyan funkció mint a nullázás vagy a nyomtatási parancsok Mérési adatok PLC terepi buszon keresztül, pl.: EtherNet/IP, Profibus DP PLC hardver/program szükséges az adat integráláshoz PLC interfész lehetőségek korlátozzák az adatcsomag, üzenet méretet 3 METTLER TOLEDO Fehér könyv Gyógyhatású élelmiszerek - Technológiai folyamat mérési integráció

4 4 Ajánlott legjobb gyakorlat A mérőterminál magasabb szintű rendszerekbe integrálásának legjobb módszere, ha az automatizálási berendezés szállítójának ajánlásait követi. A legjobb gyakorlat megadása minden automatizálási hálózat típusra ugyan túlmutat az írás keretein, következik azonban több jól bevált példa Ethernet-alapú hálózatok megvalósítására, amilyen az EtherNet/IP, Modbus TCP vagy ProfiNet. Ipari hálózat és irodai hálózat Ipari hálózat tervezésekor más szempontokat kell figyelembe venni mint egy irodai hálózatnál. Az EtherNet/IP eszközök programozása, konfigurációja és diagnosztizálása, valamint a nem időkritikus adatcsere tipikusan szórványos, nem jelentős forgalmat generál. A gyártási folyamatban azonban az időkritikus adatcsere során generált forgalom elsősorban UDP/IP unicast és multicast csomagokból áll. Az EtherNet/IP hálózatban generált multicast forgalom jelentős, rövid csomagokból álló folyamatosan keletkező forgalom. Ha az EtherNet/IP alhálózat üzemi hálózatra csatlakozik, le kell tiltani a multicast csomagok folyamatos terjesztését. Míg a folyamatos információáramlás az alhálózatból kívánatos ugyan az optimális méréshez, ugyanakkor többes-adás vihart okozhat, ami megoldatlanul az üzemi hálózat általános teljesítményét lerontja. Ipari EtherNet/IP optimalizálás A Rockwell Automation a következő ajánlásokat adja az EtherNet/IP-t használó hálózat optimális teljesítményének eléréséhez. Ahol csak lehet, válassza az Unicast EtherNet/IP kommunikációt. Az EtherNet/IP unicast I/O a hálózat két eszköze között közvetlen, ponttól pontig történő kommunikációt tesz lehetővé. Ez a kommunikáció akkor hatékonyabb, ha az I/O adatokat nem kell több eszköz között megosztani. További információ az unicast és multicast kommunikációról az ODVA 70-es, EtherNet/IP eszközök javasolt funkcionalitása című kiadványában található, amely a záró hivatkozásokon keresztül elérhető. Minimalizálja az eszköz leterhelését a nem kívánatos IP multicast forgalommal. Az alhálózati konfiguráció és az eszközök összekapcsolhatóságától függően ez a cél elérhető virtuális LAN-okat (VLAN) és IP többes-adásos útválasztást támogató menedzselt Ethernet kapcsolókkal. Minimalizálja a kapcsoló leterhelését a nem kívánatos IP-multicast forgalommal. Teljesen duplex, menedzselt ipari hálózati kapcsolókat használjon, amelyben van IGMP (Internet csoportkezelő protokoll) lehetőség, port tükrözés, VLAN set-up, SNMP statisztikai információk, IP-cím blokkolás, automatikus konfiguráció visszatöltés, portonkénti adású, többes-adású vihar kezelés, feszítőfás protokoll és keret prioritás. 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Ipari Ethernet-alapú eszközök szállítása (egységek ezrei) 2008 ARC Tanácsadói Csoport Az Ethernet-alapú eszközök népszerűsége a nagyobb sebesség és sávszélesség, a közös komponensek és a könnyű telepítés miatt növekszik. 4 METTLER TOLEDO Fehér könyv Gyógyhatású élelmiszerek - Technológiai folyamat mérési integráció

5 Minimalizálja a nem kívánatos bejövő IP több állomásnak szóló üzenetforgalom miatti hálózat leterhelést / Nem engedi az EtherNet/IP alhálózatban generált több állomásnak szóló üzenet forgalmat átterjedni a nagyobb üzemi hálózatra. Ipari hálózatok kiépítéséhez ajánlott az IP67 környezeti minősítésű és 80ºC hőmérsékletig alkalmas kábelcsatlakozók használata. CAT6 vagy CAT6a ipari árnyékolt kábelezést kell használni nagyon zajos környezetben. Egyes esetekben földelt fém védőcső 5 Kommunikáció hibaelhárítás A mérőterminál és az automatizálási hálózat adatforgalmának problémáit a használt kommunikációs módszertől függően lehet megkeresni. Soros vagy EtherNet TCP/IP és PC esetén egy egyszerű kapcsolattal a HyperTerminal PC alkalmazással ellenőrizni lehet a terminál kommunikációs portján keresztül zajló az alapvető mérési adatforgalmat. Az Ethernet hálózati hibakeresés jellemzően főbb részekre tagolódik, többek között: hálózati eszközök (kábelezés, csatlakozók, hálózati interfész kártyák), szoftver beállítások, hálózati konfiguráció és hálózati jelszintek. csökkentheti az elektromos zavarokat. Fontos a helyes földelés a kommunikációs kieséseket és jelzavarokat okozó hurkok megelőzéséhez. Megkönnyíti az eszközök automatizálási hálózatba integrálását és csökkenti a programozási hibákat a kapott PLC mintakód vagy más integrációs eszközök használata, amilyen például a Rockwell Automation Add-on-Profiles (AOPs) és az Add-on-Instructions (AOIs). A hálózati eszközök hibakereséséhez a szakemberek számos eszközt alkalmaznak, például TDR (visszaverődési időtartammérő) eszközöket, kézi hálózatelemzőket és kábel jelszint elemzőket. A PLC alapú alkalmazásokhoz, egyes szállítók adnak a mérőterminál PLS portjáról érkező adatok megtekintésére és ellenőrzésére PC-alapú szimulációs szoftvert. A kommunikációs PCB-n elhelyezett LED-ek üzemállapottal kapcsolatos egyszerű információkat jeleznek ki. Hatásos hibakeresési lehetőség lehet a PLC alkalmazói program megkerülésével közvetlenül a kimenő parancsba és adatszavakba írni. A mérőterminál hibakeresése történhet a terminál konfigurációs fájlja, hiba naplója és a diagnosztikai és üzemállapotot kijelző web oldalak távoli elérésével is. METTLER TOLEDO IND560 mérőterminálok 5 METTLER TOLEDO Fehér könyv Gyógyhatású élelmiszerek - Technológiai folyamat mérési integráció

6 6 Összefoglalás A folyamat adatok hatékony átvitele a magasabb szintű MES vagy ERP rendszerekbe, intelligens mérőplatform rendszerre történő átállással képes: Erősíteni a gyártási folyamatirányítást Javítani az eszközök kihasználtságát Csökkenteni az üzemi költségeket Mérhető ROI-t generálni Világos célmeghatározás vagy házon belül vagy folyamat szakértők segítségével biztosítani tudja, hogy a hardver és szoftver befektetések meghozzák a folyamatokban elvárt javulást. A javasolt rendszer frissítésnél meg kell fontolni: Az adatcsere sebességét befolyásoló folyamat sebessége (például nagy sebességű töltések) Létező berendezések, csatlakoztatási lehetőségek Rendelkezésre álló pénzkeret Kedvezőtlen üzemi körülmények, például nagy nyomású lemosás, korrozív vegyszerek, veszélyes környezet és szélsőséges hőmérséklet Maguk az adatok, kinek, minek kell, mire és milyen formátumban? Szükséges a PLC kapcsolat vagy rendben van a soros, Ethernet TCP/IP PC kapcsolat? Végül az Ethernet hálózat hibaelhárításához szükséges a hálózati adathordozók, konfiguráció és jelteljesítmény ismerete. Egyes szállítók adnak a mérőterminál PLS portjáról érkező adatok ellenőrzésére PC-alapú szimulációs szoftvert. Maguk a szállítók segíthetnek a különféle mérőterminálok és rendszer kommunikációs megoldások összehasonlításában is. 7 Egyéb források A METTLER TOLEDO mérőterminálok kommunikációs lehetőségeivel, adatformátummal és terepi busz hálózati követelményekkel kapcsolatos bővebb információ elérhető a honlapon. A következő néhány általános és szállítói információ, amely segít optimalizálni a mérést is magában foglaló automatizált folyamatokat. METTLER TOLEDO terminálok Rockwell Automation Integrated Architecture Tools Rockwell Integrated Architecture Builder szoftver ODVA DeviceNet Library tabid=73 ODVA EtherNet/IP Library tabid=76 Profibus/ProfiNet Network Analyzer Wire Shark Fluke Networks Kepware OPC Mettler-Toledo AG Ipari CH 8606 Greifensee Svájc Telefon: Fax.: Bővebb információ A műszaki változtatások jogát fenntartjuk. 06/2012 Mettler-Toledo AG