Print

Řídicí systém vhodný pro Industry 4.0

-- 20.11.15

Téma Industry 4.0 se začíná diskutovat už i v české kotlině. Ministerstvo průmyslu a obchodu ohlásilo letos v září spuštění národní iniciativy s názvem Průmysl 4.0, což je víceméně lokální mutace německé Industry 4.0, která ambiciózně hovoří o tzv. čtvrté revoluci v průmyslové výrobě. Svou vlastní iniciativu však mají i další světové průmyslové mocnosti, a jde tedy o celosvětový trend. Jak se však reálně tyto snahy projeví v konstrukci strojů? Jak budou stroje v budoucnu komunikovat? Jak a čím se budou programovat? Pojďme si tuto problematiku rozebrat z pohledu elektrokonstruktéra a programátora.

Industry 4.0 v kostce

Jedním z klíčových pojmů Industry 4.0 jsou tzv. kyberfyzikální systémy. Stručně řečeno jde o to, že již neřešíme, zda stroj funguje či ne, to se předpokládá tak nějak samozřejmě. Základní myšlenkou kyberfyzikálních systémů je spolupráce samostatných řídicích (výpočetních) jednotek, které jsou schopny autonomně se rozhodovat, řídit svěřený technologický celek a zejména stát se samostatnými a plnohodnotnými členy komplexních výrobních celků.

V praxi si to můžeme představit např. jako několik spolupracujících výrobních hal, v nichž je několik linek. Tyto linky nevyrábějí už jen předem určený typ výrobku, ale samy se přizpůsobují aktuální poptávce ze strany zákazníků či podle stavu zásob na skladě. Automatický sklad vyšle sám dle potřeby objednávku dodavateli. Automatický systém údržby dostane okamžitě informaci o tom, že určitá součást konkrétního stroje vykazuje známky opotřebení a je tedy nutno provést daný typ preventivní údržby.

Tzv. Condition Monitoring je dnes velmi diskutované téma a mnohé výrobní závody se tímto způsobem snaží předejít drahým výpadkům ve výrobě způsobeným nepředvídanými odstávkami. Vše musí být samozřejmě propojeno s ERP systémem výrobního závodu a management má tedy perfektní přehled nejen o vyrobeném množství, ale i o stavu technologie.

Je logické, že takto navržená výrobní technologie bude mít mnohem více požadavků na použité automatizační prvky a zejména pak na řídicí systém. Stroj bude vybaven mnohem větším množstvím senzorů, RFID čtečkami či kamerovými systémy. Každý stroj bude také generovat velké množství dat o výrobě i o svém vlastním stavu. Je tedy nutné zamyslet se nad vhodným průmyslovým standardem komunikace na všech procesních úrovních.

Údržba podniku bude využívat tablety či smart hodinky, které pracovníka okamžitě upozorní na jakýkoli problém a navrhnou možné řešení, včetně grafických instrukcí a seznamu nářadí a materiálu nutných pro provedení opravy.

Technologie a požadavky na řídicí systémy

Z předchozího textu je jasné, že moderní stroje musejí být vybaveny zcela odlišnou technologií, než jsme byli doposud zvyklí. Bude třeba používat otevřené platformy, které vývojářům dovolí aplikovat jakoukoli průmyslovou komunikační sběrnici. Klasické PLC programovací jazyky nebudou dostačovat a řídicí algoritmy se budou vyvíjet v moderních objektových jazycích, jako jsou C++ či C#. Naprostou nezbytností budou vizualizační nástroje podporující standard HTML 5, čímž se vizualizace stanou multiplatformní a budou k nim mít přístup i prozatím méně používaní klienti, např. již zmíněné tablety.

Pro Industry 4.0 je vhodný řídicí systém na platformě PC, jež má dostatečný výkon pro zpracování obrovského množství dat. Ve velkém měřítku se uplatní nové algoritmy z oblasti Big Data / Data Mining a schopnost spolupráce s podnikovými SQL databázemi se stane obecně standardním vybavením každého stroje. Za zmínku stojí též dnešní nejvýkonnější vícejádrové procesory, jež jsou vyvíjeny právě pro platformu PC. Lze předpokládat, že právě řídicí systémy, které podporují vícejádrové procesory, budou v budoucnu pro řízení výrobních linek klíčové.

Pokud jde o zmíněné komunikační sběrnice, neexistuje v tuto chvíli na světě unifikovaný standard. Prozatím se jako vhodná zdá být kombinace dvou standardů, a to protokol OPC-UA pro úroveň komunikace mezi stroji a směrem k ERP systémům a ke cloudovým službám.

Na procesní úrovni se standardem stává sběrnice EtherCAT, která je extrémně rychlá a vhodná i pro real-time řízení (časy cyklů se v EtherCATu pohybují v desítkách mikrosekund pro tisíc distribuovaných I/O). EtherCAT je vhodný pro řízení velkého množství servopohonů (desítky i stovky servoos). EtherCAT v současnosti podporuje obrovské množství výrobců průmyslových komponent – EtherCAT Group je dnes největší asociací sdružující více než 4 000 výrobců průmyslových zařízení z celého světa (www.ethercat.org). 

Nedílnou součástí dnešní doby jsou aspekty kybernetické bezpečnosti. Není žádným tajemstvím, že mnohé řídicí systémy nejsou dostatečně zabezpečeny, a je jen otázka času, kdy se takový systém stane obětí kybernetického útočníka. Vhodný řídicí systém budoucnosti by měl být proti těmto útokům vysoce zabezpečený. Zde opět vítězí standard OPC-UA, který je proti kybernetickým útokům zaopatřen.

Jako poslední, avšak možná nejdůležitější požadavek na moderní řídicí systémy je třeba zmínit efektivní vývojový software. Pro programátora musí být vývoj průmyslových aplikací nejen přívětivý, ale měl by mu poskytovat možnost integrovat všechny zmíněné komponenty, řídicí algoritmy v reálném čase a umožnit podporu objektově orientovaných jazyků.

Beckhoff je vhodná volba

Společnost Beckhoff se již přes 30 let zabývá real-time řídicími systémy na platformě průmyslových PC. Kromě výkonného hardwaru nabízí i velmi zajímavý a efektivní způsob programování pomocí vývojového softwaru TwinCAT. Ve verzi 3 je tento nástroj zaintegrován do Microsoft Visual Studia, což programátorům umožní vyvíjet real-time aplikace v prostředí, jež je jim důvěrně známé, a navíc mohou v jednom projektu kombinovat hned několik technik – např. použití běžných PLC jazyků pro řízení stroje a .NET aplikace pro zpracování obrazových dat z kamery či napojení na podnikový ERP systém. TwinCAT 3 nabízí možnost programování real-time aplikací v C++, integraci pohonů, bezpečnostních funkcí, vizualizaci a mnohé další funkce. Např. propojení Beckhoff PLC s aplikací naprogramovanou v .NETu je otázka jen několika málo řádků kódu. TwinCAT 3 podporuje vícejádrové procesory a uživatel si může sám zvolit, jaké jádro bude zpracovávat danou část programu.

www.beckhoff.com/cz


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI