Вертикально интегрированное решение Advantech CNC

Для тех, кто заинтересован в увеличении скорости обслуживания клиентов и уже столкнулся с проблемами масштабирования производственной линии, связанной с совместимостью устройств, не гибкостью G/M кода, сложностями соединения базы данных и MES системы может быть полезен ниже представленный программно-аппаратный подход от Advantech.

Распространенная задача, с которой сталкивается директор деревообрабатывающего производства — это соединение дополнительного оборудования, которое изначально было автономным. Традиционная система ЧПУ не может подключиться к ПЛК из-за недостаточного количества интерфейсов. Делать инвестиции в аналогичное оборудования для расширения в перспективе не эффективно. Эти вопросы помогает разрешить вертикально интегрированные решения от Advantech Intelligent CNC Machine Management Solution.

Обзор Решения

Решение представляет собой готовую аппаратно-программную платформу (Application Ready Platform), предназначенную для решения задач высокоскоростного ввода-вывода данных, быстрой обработкой этих данных и оперативной связи всей системы по шине EtherCAT или с верхним уровнем по IoT протоколам.

4 уровня улучшений

Уровень 1

На первом этапе внедряются аппаратные платформы и терминальные продукты, реализуется задача сбора данных и пограничных вычислений. Для этой цели используются SoftPLC контроллеры серии AMAX-5000.

Применение шины EtherCAT позволяет подключить управление до 128 единиц и работает с серводвигателями серии SDP EtherCAT от Shihlin Electric. Что в среднем позволяет управлять тремя станциями одновременно не требуя вмешательство человека.

Схема 1. Схематично решение выглядит Архитектура решения

Программное обеспечение управления Advantech CODESYS PLC: поддерживает многоосное управление движением, код CNC G/M и протокол базы данных ODBC, может реализовывать многоосные открытые системы управления CNC, соединять ИТ и OT, а также реализовывать гибкую обработку через базу данных и MES.

Аппаратные средства

AMAX-5580 - это SoftPLC контроллер на базе ПК на базе Intel Core i7/i5/Celeron (до 2.6 ГГц) с операционной системой от Microsoft Windows 7 / 10, который можно расширять подключаемыми модулями ввода-вывода и сервоприводов через шину EtherCAT и mini PCI Express;

В котроллере есть 2 последовательных порта RS-232/422/485 с изоляцией, 2 Gigabit Ethernet порта c поддержкой POE, 4 порта USB 3.0. Реализованы поддержка стандартов 3G/LTE/Wi-fi/GPS, Modbus, EtherNet/IP, PROFINET, OPC/UA и режима MQTT агента.

Видео о Small but Powerful: AMAX-5000 Compact Controller and EtherCAT Slice I/O, Advantech (EN)

Модули расширения

К серии контроллеров AMAX предлагается богатый выбор коммуникационных интерфейсов RS232 / 422/485, Modbus, EtherCAT, EtherNet / IP, ProfiNET и CANopen.

Модули ввода / вывода AMAX-5000 обеспечивают управление коммуникацией в реальном времени со скоростью до 100 мкс. Это позволяет легко подключать ПЛК двухсторонней пилы и объединить выше- и нижестоящие станции, чтобы сформировать производственную линию.

Схема 2. Схема расширения за счет модулей

Модули расширения используются для подключения различные аналоговых и цифровых датчиков, термосопротивления, термопары и управление исполнительными устройствами.

К коммуникационным модулям расширения с портами USB 3.0 и Gigabit Ethernet с поддержкой PoE можно подключить цифровые видеокамеры и, проанализировав полученные изображения, посылать управляющие сигналы на сервоприводы через EtherCAT модули. Такой сценарий использования позволит реализовать на нём систему технического зрения.

Примеры модулей расширения

WISE-5424V, модуль расширения с 4 портами USB 3.0

WISE-5001, модуль питания с 4 дискретными входами

WISE-5079, модуль расширения EtherCAT

WISE-5074, каплер шины EtherCAT

Для связи с контроллером по таким беспроводным каналам связи, как Wi-Fi, LTE, GPS со стороны шины PCI Express подключается коммуникационный модуль WISE-5400E в котором может быть установлена плата mini PCIe и имеется разъём под SIM карту.

Программные средства

Платформа автоматизации CODESYS от Advantech для управления ПЛК поддерживает многоосевое управление движением, код G / M ЧПУ и протокол базы данных ODBC, может реализовывать многоосевые системы управления с открытым ЧПУ, соединять IT и OT, а также осуществлять гибкую обработку через базу данных и MES.

Интеграция ИТ и OT: благодаря Windows и функции связи с базой данных ODBC, клиентское программное обеспечение АСУ ТП и MES могут быть объединены для реализации проектов на основе заказов и гибкого производства.

Открытая система ЧПУ: Поддержка стандартного G-кода и пользовательского M-кода служит для производителя подтверждением того, что они могут использовать различное высокоуровневое программное обеспечение АСУ ТП для удовлетворения требований большего количества заказов.

Встроенная функция ЧПУ позволяет клиентам более гибко вводить М-код, поддерживает шину EtherCAT, устраняет "узкое место" в традиционном управлении осями контроллера и работает с драйверами серводвигателей серии SDP EtherCAT от Shihlin Electric, позволяя легко реализовать одновременную работу нескольких станций, значительно улучшая скорость обработки задач. Модульное расширение интерфейса позволяет соединять выше- и нижестоящее оборудование. Программная платформа базы данных CODESYS от Advantech позволяет быстро подключать оборудование к MES для осуществления онлайн-управления.

CODESYS имеет встроенную 3-х уровневую система исполнения (Control Runtime System) для различных сценариев применения, а также функцию визуализации полученных данных.

Он также позволяет мониторить статус всей системы из LabVIEW, готовые драйвера и библиотеки программного пакета дополнительно DAQ Navi позволят упросить разработку программного обеспечения.

Встроенный драйвер Advantech Lmsensor предоставляет функцию максимизации производительности самого контроллера и позволяет легко выполнять универсальные операции Lmsensor в программах, разработанных с помощью таких инструментов, как Microsoft Visual C ++, Embedded Visual C ++ и других языков программирования на разных системных платформах Windows.

Уровень 2

Внедрение облачной платформы WISE-PaaS IIoT и готовых решений на основе SRP составляет второй этап развития IoT. ПО контроллера позволяет бесшовно интегрировать ввод/вывод с верхним уровнем и, тем самым сэкономить затраты на разработку всей системы.

Предложенные решения вертикально интегрируются с решениями мониторинга и обработки данных в реальном времени с помощью HTML5 Web-Based SCADA Edge Visualizer (устройств типа ESRP-SCA-UNO137 или ESRP-SCA-UNO2484) с последующей ретрансляцией обработанных данных в облачное решение WISE-Paas или iFactory RTM через MQTT протокол. WebAccess/SCADA имеет поддержку различных протоколов и драйверов к более чем 450 контроллерами и устройствами. Кроме того, его интеллектуальная панель управления позволяет пользователям персонализировать информационные страницы.

Схема 3. Архитектура данного решения

Демо 1. Тогда мониторинг использования может выглядеть, например, так

Уровень 3

Следующий уровень соответствует подходу Индустрии 4.0. - интеллектуальное управление устройствами и мониторинг Advantech M2I/CNC.

Решение Intelligent CNC Management было разработано, чтобы преодолеть разрыв от традиционного управления станками к оптимизации, упрощая межзаводское управление станками и повышая эффективность обработки. Оно также предоставляет обзор хода выполнения заказа, доступность и загруженность производственной линии и другие услуги управления.

Схема 4. Тогда полная архитектура решения уровня Industry 4.0 выглядит так

В этом случае большая роль принадлежит программному обеспечению. Посмотрите видео для лучшего понимания.

Advantech WISE-PaaS Industrial IoT Cloud Platform, Advantech (EN)

Внедрив интеллектуальное решение Advantech для управления станками с ЧПУ, менеджеры могут просматривать информацию о производительности станков с ЧПУ в режиме реального времени, а также немедленно обсуждать и решать проблемы с соответствующими операторами и менеджерами.

Собранные данные можно использовать для выявления внутренних проблем и повышения эффективности производства, например, сравнивая отчеты о тревогах машин. Это даст возможность прогнозирования и предотвращения поломок, а следовательно, и сокращения времени простоя, а также своевременного инструктирования персонала, для оптимизации производственных процессов. Так как сигналы тревоги могут следствием действий персонала.

В этом случае руководство получает видео производственных зон в реальном времени, список подключенных машин и их статус, лог ошибок, температура внутри CNC интерактивные информационные панели показателей OEE (доступность, производительность, качество), тренды, сводки простоев, ход выполнения заказа, отклонение в рабочем времени. Все необходимые показатели, чтобы эффективно управлять производством.

В этом случае необходимо приобрести:

WISE-PaaS Situation Room (PN: SRP-SR-100-BTO)

WISE-PaaS VIP Membership (PN: 98DPWAP2K)

#1 M2I/CNC Generic Cloud Service V1.1

#2 CNC Domain Edge ESRP-CNC-UNO1372

А также пройти IoT.SENSE Training тренинг по использованию

Уровень 4

Заключительный же этап состоит в совместном с клиентом создании модели, интегрирующей приложения IoT клиента с приложениями его вертикальных отраслевых партнёров. При этом ключевым инструментом для развития SRP является облачная платформа WISE-PaaS.

Архитектурно место WISE-PaaS – между облаком и устройствами IoT, а сам продукт обеспечивает модульную операционную среду для системных интеграторов. Он не только гарантирует бесперебойную передачу информации с датчиков и удалённое управление устройствами, его открытые протоколы RESTful API/SDK устанавливают стандартизированное соединение и связь между всеми подсистемами. Интегрированное программное обеспечение и облачная платформа играют ключевую роль в разработке приложений IoT, анализе больших данных, дальнейшей оптимизации рабочего процесса и возможности расширения системы в будущем.

Платформа предоставляет множество промышленных облачных Интернет-сервисов, хранение данных, визуализация, аналитические сервисы с ИИ, которые разработчики могут легко интегрировать для создания приложений для различных промышленных предприятий.
Помимо поддержки обширного перечня оборудования Advantech платформа WISE-PaaS интегрировала также и разнообразные программные сервисы, такие как WebAccess, WISE-PaaS/EdgeLink, WISE-PaaS/EdgeSense и WISE-PaaS/VideoSense. Собранные в облачную платформу IoT WISE-PaaS/EnSaaS данные позволяют партнёрам быстро разрабатывать решения SaaS (Software as a Service – программное обеспечение как услуга) и доменные решения для IoT.

Заключение

Как известно поставленные цели должны быть достижимы. А достижение поставленной цели зависит как от исполнения самого технического решения, квалификации персонала и мотивированности менеджмента.

В случае внедрения Advantech Intelligent CNC Machine Management Solution, предложенный Advantech подход позволяет переходить с уровня на уровень дополняя ранее используемое оборудование. Облачные решения позволяют собирать данные для мгновенного управления между компьютерами и облаком без необходимости установки инфраструктуры серверной комнаты. Технический персонал будет доволен простотой использования PC совместимой открытой платформы. Менеджмент будет мотивирован, тем, что получит отличный инструмент для оптимизации производственных процессов, а значит снижения издержек. Клиент будет доволен предложенным вами качеством, и возможностью исполнения индивидуальных заказов. А собственники смогут инвестировать в развитие пошагово, отслеживая эффективность инвестиции при переходе от уровня к уровню, больше уделяя внимания продажам, а не вопросам производства.