Obsah
OPC UA je platformově nezávislá architektura pro průmyslovou komunikaci. OPC Foundation ji popisuje jako službově orientovanou a jako jednotný rozšiřitelný rámec, který sjednocuje funkce dřívějších specifikací OPC Classic. Technická zpráva IEC TR 62541-1 uvádí přehled a koncepty architektury a doporučuje začít ji číst, aby se daly pochopit další části řady IEC 62541. To, že stroj má OPC UA server, ještě neznamená, že zpřístupňuje signály potřebné pro analýzu výroby.
Od klasického OPC k OPC UA
Starší OPC Classic se opíralo o technologie Windows. OPC UA na nich nezávisí. Siemens ho popisuje jako ethernetový komunikační standard vhodný pro komunikaci mezi stroji i pro vertikální připojení až do cloudu. Tři vlastnosti stojí za pozornost. Je nezávislé na platformě. Počítá s bezpečností: autentizací, autorizací a šifrováním. A umožňuje datový model, takže hodnota s sebou nese svůj význam.
V praxi vede z linky do MES více cest. Starší stroj bez přístupu do řídicího systému může předávat jen digitální signály, například impulz počítadla a signál chodu. Modernější stroj má OPC UA server přímo v řídicím systému. Heterogenní park strojů se někdy řeší jiným protokolem, například MQTT. Volba závisí na stroji: zda má OPC UA server, jak je řídicí systém starý a jaká data jsou potřeba. V SYMESTIC se připojení přes OPC UA provádí přes Cloud Gateway, bezplatný software běžící v prostředí zákazníka.
Nejdřív význam signálů
Než se spojení nastaví, přiřaďte každý údaj k otázce o výrobě. Proměnná nazvaná „Running“ může znamenat zapnutý motor, aktivní program nebo skutečnou výrobu. Každá interpretace dá jiný čas.
| Údaj | Kontrolní otázka |
|---|---|
| Stav stroje | Znamená výrobu, nebo jen napájení? |
| Počítadlo kusů | Nuluje se po zakázce, po směně, nebo při přetečení? |
| Aktivní výrobek | Je to kód výrobku, nebo číslo programu? |
| Časové razítko | Přidává ho stroj, nebo přijímač? |
| Příznak spojení | Jak se pozná výpadek sítě od skutečné nuly? |
Zapište jednotku, datový typ a chování při přerušení spojení. Chybějící signál se musí odlišit od skutečné nuly, jinak se výpadek sítě promění ve falešný prostoj výroby.
Příklad: periodické čtení a odběr změn
Vlastní výpočet: 120 proměnných se čte každé 2 sekundy. Za hodinu to dává 120 × 1 800 = 216 000 přečtených hodnot. Pokud se každá proměnná v průměru změní šestkrát za hodinu, jde o 120 × 6 = 720 změn za hodinu. Při odběru změn (subscription) by se tedy přenášelo zhruba 300krát méně hodnot než při periodickém čtení, pokud se zároveň nenastaví příliš krátký interval publikování.
Čísla vyjadřují počty hodnot, ne datový objem. Skutečný provoz závisí na seskupování, intervalech vzorkování a řídicích zprávách. Před dimenzováním sítě je proto nutná zkouška. Pro čítače se navíc ověřuje, zda stroj drží kumulativní čítač, protože impuls kratší než interval vzorkování se při čtení může minout.
Čítač a jeho přetečení
Čítače mají konečnou šířku. Šestnáctibitový čítač přeteče po 65 536 kusech. Při 300 kusech za hodinu k tomu dojde přibližně po 218 hodinách, tedy asi po devíti dnech. Pokud se hodnota čte jen občas a mezitím přeteče, vypadá rozdíl dvou čtení jako záporný nebo malý. Bezpečné je počítat rozdíl s ohledem na přetečení a ukládat s každou hodnotou i čas čtení. Stejnou pozornost zasluhuje restart řídicího systému, při kterém se čítač obvykle vynuluje.
Co OPC UA neřeší
OPC UA je způsob, jak data přenést, ne aplikace, která s nimi pracuje. Neurčuje, co je prostoj, jak se počítá OEE ani kdy začíná a končí zakázka. Tyto definice se musí dohodnout zvlášť, a nejlépe dřív, než se zapojí první stroj. Dobrá praxe je připravit pro každý stroj jednostránkový list signálů: název v řídicím systému, význam, jednotka, kdo odpovídá za jeho správnost a jak se ověří při zkoušce.
Kontrolní seznam před prvním přenosem
Ověřte, že lze vyvolat známý stav stroje a že se signál změní podle očekávání. Proveďte zkoušku s vypnutou sítí a sledujte, co se stane s údajem. Porovnejte počet kusů za zkušební hodinu s ručním počtem. Zapište časovou zónu a to, kdo časové razítko přidává. Teprve potom se údaj používá v ukazatelích.
Zabezpečení a uvedení do provozu
OPC UA nabízí certifikáty, ověření a šifrování. Existence těchto možností ještě nevytváří zabezpečenou instalaci. Určete, který klient se smí připojit, co smí číst nebo zapisovat a kdo obnovuje certifikáty. Pro první analýzu výroby stačí začít jen s právem čtení.
Konkrétní rozsah závisí na dostupných signálech a konfiguraci. Ukázka by měla ověřit právě tuto shodu dřív, než se slíbí kterýkoli ukazatel.
Časová razítka a pořadí událostí
U analýz prostojů záleží na tom, kdo čas přidal. Pokud ho přidá server ve stroji, odpovídá okamžiku změny. Pokud ho přidá až příjemce, může se o několik sekund až minut lišit podle zpoždění sítě. Při slučování údajů z více strojů se proto zaznamenává zdroj času, časová zóna a způsob synchronizace. Rozdíl několika sekund je pro denní souhrn zanedbatelný, pro pořadí událostí na lince ne. Pro každý signál se také stanoví, jak často se skutečně potřebuje. Čtení každou sekundu u údaje, který se za směnu změní třikrát, zbytečně zatěžuje síť i úložiště a přidává šum do dat.
Zdroje
- OPC Foundation (opcfoundation.org)
- IEC TR 62541-1 (webstore.iec.ch)
- Siemens (siemens.com)
Související: Sběr dat z výroby · Sběr dat ze strojů · MES systém
Uvidíte SYMESTIC na svém vlastním případu použití
V bezplatném živém demu Vám produktový expert na běžící platformě ukáže, jak konkrétně vypadá OEE, prostoje a připojení Vašich strojů a Vašeho ERP.
- OEE živě
- Prostoje a jejich příčiny
- Připojení strojů a ERP
