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Anlagenproblemen frühzeitig den Riegel vorschieben

Produktionsdaten-Integration

Anlagenproblemen frühzeitig den Riegel vorschieben

Kommt die Produktion ungeplant zum Stillstand, entstehen schnell hohe Kosten. Unternehmen sollten daher gegensteuern: Die Überwachung aller Produktionsprozesse kann helfen, mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. Als Integrationswerkzeug bietet Softing Industrial Automation den Prozessdatenmanager Echocollect an. Die Lösung sorgt für die Sammlung und Protokollierung von Prozessdaten und kann somit eine zentrale Aufgabe bei der Kommunikationsüberwachung übernehmen.

Bild: Softing Industrial Automation GmbH

Wettbewerbsfähig zu bleiben, heißt für Unternehmen heute, die Effizienz ihrer Produktionsprozesse ständig zu kontrollieren und immer weiter zu steigern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf höchster Maschinenauslastung, bestmöglicher Ressourcenausnutzung und vor allem auf der Verhinderung von Stillstandzeiten in der Produktion. Zur Vorbeugung von kostenintensiven Maschinenausfällen gilt es, die Produktionsanlagen kontinuierlich zu überwachen, um mögliche Fehler schon frühzeitig zu erkennen und entsprechende Wartungs- oder Reparaturmaßnahmen einzuplanen. Dabei spielt die konsequente Datenerfassung im Kommunikationsnetzwerk des Maschinen- und Anlagenparks eine tragende Rolle. Als zentrales Werkzeug für ein umfassendes Prozessdatenmanagement bietet Softing Industrial Automation das Echocollect-System an. Der Datenkonzentrator übergibt alle erfassten Prozess- und Fertigungsdaten direkt an das übergeordnete Managementsystem und kann so als Basis für ein zeitgemäßes Prozessdatenmanagementsystem dienen. Das Ganze funktioniert ohne Eingriff in die bestehenden Steuerungssysteme der Produktionsanlage.

Bidirektionale Datenbank-Kommunikation

Einmal in Betrieb genommen, sammelt das System kontinuierlich und rückwirkungsfrei alle Prozess- und Fertigungsdaten in der Produktion und überträgt diese in die Datenbank etwa eines Manufacturing Execution-Systems (MES). Die Datenbankstruktur selbst ist dabei eher zweitrangig, denn das System des Anbieters aus Haar bei München bereitet die gesammelten Informationen wahlweise für SQL-, Oracle- oder DB2-basierende Datenbanken auf. Für eine fehlerfreie Datenübergabe ist dabei ebenfalls irrelevant, welche Produktionsmanagement-Software im Unternehmen eingesetzt wird. Entscheidend ist letztendlich nur der Zugriff auf die Datenbankstruktur des Systems: Der Datenkonzentrator schreibt die erfassten Daten aus den SPSen der Maschinen genau in dem Format in die Datenbank, in welchem diese benötigt werden. In gleicher Weise können die Prozessdaten auch wieder in die Steuerungen der Maschinen zurückgeschrieben werden. Dabei können zudem die über das System abrufbaren Datenbankvariablen direkt der SPS-Symbolik zugeordnet werden. Die vielfach übliche Script-Erstellung für eine externe Datenbankkommunikation ist somit überflüssig. Bei der Entwicklung der Lösung wurde auch dem Thema Sicherheit hoher Stellenwert beigemessen: Im Falle einer Netzwerkunterbrechung und eines damit drohenden Datenverlusts werden die bereits erfassten Daten mit einem Zeitstempel versehen und im integrierten Datenlogger des Echocollect zwischengespeichert. Die beiden Ethernet-Schnittstellen des Datenkonzentrators fungieren zudem als Gateway zur Netzwerktrennung zwischen dem Büro- und dem Anlagennetz.

Direkte Maschinenanbindung an Unternehmenssysteme

Die direkte Maschinenanbindung, ohne zusätzlichen PC, an Enterprise-Resource-Planning-Software des Anbieters SAP ist mit der Lösung über Ethernet möglich. Dafür wird der integrierte OPC-Server der Lösung mit dem SAP-Modul ‚Plant Connectivity‘ (PCO) über einen ‚Distributed Component Object Model‘-Tunnel (DCOM) verbunden. Durch den Einsatz entsprechender Remote-Aufrufe wird damit nicht nur der Einsatz eines zusätzlichen PC-Systems überflüssig: Auch die aufwändige DCOM-Konfiguration entfällt genauso wie die damit verbundenen, anspruchsvollen administrativen Aufgaben und entsprechend hohen Kosten. Das PCO-Modul verhält sich dabei wie ein OPC-Client und lässt sich mittels des Systems an über 50 verschiedene Maschinensteuerungen anbinden.



Das Echocollect-System bietet umfassende Möglichkeiten zur Datensammlung über serielle und Ethernet-Schnittstellen. Die erfassten Informationen werden wahlweise für SQL-, Oracle- oder DB2-basierende Datenbanken aufbereitet. Bild: Softing Industrial Automation GmbH

Zustandsdatenüberwachung per Standard-Protokoll

Der Datenkonzentrator überwacht zyklisch die Zustände aller angebundenen Netzwerkteilnehmer unter Verwendung des weitverbreiteten ‚Simple Network Management Protocols‘ (SNMP), das als Standard von der Netzwerkindustrie eingeführt wurde. Das Protokoll dient in Netzwerken mit unterschiedlichsten Geräten von verschiedenen Herstellern als Basis für eine einheitliche Schnittstelle zur Netzwerkdiagnose. Dabei werden in einer standardisierten Datenstruktur oder ‚Management Information Base‘ (MIB) die jeweiligen SNMP-Variablen zur Verfügung gestellt. Die erfassten Diagnosedaten können dann im weiteren Verlauf in eine Datenbank integriert oder direkt an SAP- beziehungsweise OPC-kompatible Clients weitergereicht werden.

Gateway für OPC-UA Client-Anwendungen

Dabei bietet der Rückgriff auf das Kommunikationsprotokoll OPC-UA im Vergleich zu OPC eine Reihe von Vorteilen. An erster Stelle ist hier das umfangreiche Sicherheitskonzept zu nennen. Ferner vereinheitlicht das OPC- UA-Protokoll die Verwendung unterschiedlicher OPC-Server und Clients für den vertikalen und horizontalen Datenaustausch. Dazu zählen etwa OPC Data Access (DA), OPC- Alarms & Events (AE) sowie Historical Data Acess (HDA) für Datenzugriff, Alarmmanagement und Datenlogging. Zudem gestattet der Einsatz des Kommunikationsstandards durch seine Internetfähigkeit auch eine OPC-Kommunikation über Firewall-Grenzen hinweg. Ein gewichtiges Argument für den Rückgriff auf OPC-UA stellt zudem die durchgängige Plattformunabhängigkeit dar: Der einwandfreie Betrieb von OPC ist sowohl unter Linux und Unix als auch mit Embedded-Betriebssystemen gewährleistet.

Integration langjährig betriebener Anlagen

Produktionsanlagen die seit Jahren über das OPC-Protokolle wie DA, AE, HDA, oder XML-DA mit ihren Client-Systemen kommunizieren, lassen sich allerdings nicht einfach auf OPC-UA umstellen. Hier bietet sich der Einsatz des Echocollect-Systems als Gateway an, um eine bestehende Maschinen- und Anlagenbasis in eine OPC-UA-basierte Infraksturktur einzubinden.