Weegproces Industrieel

Transcriptie

1 Weegproces Industrieel Integreren van gegevens van het weegproces Industrieel wegen Een efficiënte overdracht van de gegevens van het weegproces naar overkoepelende MES of ERP systemen, kan productieprocessen transparanter maken. Een verhoogde transparantie kan het gebruik van kapitaalgoederen verbeteren, exploitatiekosten verlagen en naleving van certificeringsnormen of industriële wetgeving gemakkelijker maken. Het bepalen en toepassen van het effectiefste systeem voor gegevens verzamelen en integratie daarvan, kan een uitdaging zijn, in het bijzonder in een bestaand productieproces. Dit artikel bespreekt de uitdagingen rond de integratie van het weegproces en geeft overwegingen voor de grenzen aan het systeem en doelstellingen voor de gegevens. De weeg- en communicatiesystemen zullen beter aan de doelstellingen voldoen en een meetbaar investeringsrendement opleveren als deze punten erbij worden betrokken. Inhoudsopgave 1 De uitdagingen bij gegevensintegratie 2 De doelen van gegevensintegratie 3 De systemen voor gegevensintegratie beoordelen 4 Voorstellen voor Best Practice 5 Communicatieproblemen oplossen 6 Samenvatting 7 Aanvullende bronnen

2 1 De uitdagingen bij gegevensintegratie Onder de uitdagingen die een fabrikant moet overwinnen bij een effectieve integratie van weeggegevens in een geautomatiseerd ERP/MES systeem vallen o.a.: Snelheid het vermogen om betrouwbare, gefilterde weeggegevens real time door te geven aan een overkoepelend geautomatiseerd systeem (zoals uiterst nauwkeurig afvullen), zodat aanpassingen in de productie kunnen worden gedaan. Flexibiliteit het vermogen tot overdracht van informatie die de nauwkeurigheid beïnvloedt, het materiaalverbruik en de productiesnelheid, waaronder product-id, streefgewicht, verpakkingsgewicht, weegschaal status, berichten van de operator en foutmeldingen. Kosten het vermogen om systemen te gebruiken die de gegevens van meerdere weegschalen integreren in één geautomatiseerde systeem. 2 De doelen van gegevensintegratie Beperkingen van de apparatuur de mogelijkheid apparatuur te vervangen door nieuwe controlesystemen die automatisering mogelijk maken. Ongunstige omstandigheden hogedruk reiniging; explosieve/corrosieve omgevingen; sterke trillingen; elektromagnetische interferentie en/of extreme temperaturen. Een deskundige beoordeling van de omstandigheden waaronder het weegsysteem wordt verwacht te functioneren, zonder verlies van nauwkeurigheid of communicatie met het overkoepelende systeem kan de operationele grenzen bepalen. Daarna kan, samen met de doelen van de gegevensintegratie, de keuze worden bepaald voor de meest geschikte weeginstallatie en het systeem van de gegevensintegratie. Voordat de keuze voor een weegterminal/communicatiesysteem kan worden gemaakt, moeten de doelen van de gegevensintegratie worden bepaald. Veelgestelde vragen zijn o.a.: Welk type informatie wordt uitgewisseld tussen de weegterminal en het geautomatiseerde systeem? Wie of wat ontvangt de gegevens en waarom? Wat initieert het verzenden van de gegevens en hoe vaak geschiedt dat? Wat is het actuele format van de gegevens? Is dat onderhandelbaar? Via welke media loopt de communicatie? Is dat onderhandelbaar? Verschillende van deze vragen zijn strategisch van aard: welke informatie wordt vereist, door wie en waarom? Zodra deze vragen zijn beantwoord, kunnen de overblijvende systemen worden verkend vanuit het oogpunt van prestatieverbetering. Dit vergroot de waarschijnlijkheid dat de uiteindelijke procesintegratie een kwantificeerbaar en zelfs snel investeringsrendement brengt. 2 METTLER TOLEDO - White Paper - Integreren van weegprocesgegevens

3 3 De systemen voor gegevensintegratie beoordelen Als gedacht wordt aan een PLC controlesysteem, dan kan het type bus-interface invloed hebben op de specificaties van de weegapparatuur. De keuze van de PLC netwerkbus is gebaseerd op factoren zoals het bustype van de automatisering, het aantal benodigde netpunten, apparaattypen/omvang van de datastroom, gewenste dataoverdrachtsnelheid en het budget. Een leverancier van automatiseringsapparatuur zal de voor- en nadelen van verschillende netwerktypen naast elkaar zetten. Kenmerken zoals: Het uploaden van de streefgewichten naar de weegterminal Het opslaan van kalibratie-informatie en/of kalibreren via een PLC programma Statistieken van de weegschaal opslaan is allemaal leverbaar bij de juiste weegterminal. Weegdoelen zoals algehele nauwkeurigheid van het proces en afvul-snelheid, samen met de gekozen netwerkbus, bepalen welk type weegterminal en interface nodig zijn. Als PLC-gegevensintegratie niet nodig is, dan is een op PC s gebaseerde seriële gegevensoverdracht of via Ethernet TCP/IP optioneel. Ethernet TCP/IP systemen gaan gemakkelijker om met draadloze datacommunicatie dan PLC-systemen. OPC interfaces kunnen weeggegevens integreren via een OPC-server of andere toepassingen die voor OPC zijn voorbereid. OPC biedt een gestandaardiseerde gegevensoverdracht die de kosten voor integratie en ondersteuning kan verlagen, de complexiteit van het systeem kan beperken en de ontwikkeling van een industriële project-automatisering versnellen. In het productaanbod van METTLER TOLEDO is een vergelijk op hoog niveau terug te vinden tussen PLC en TCP/IP-systemen. METTLER TOLEDO IND131 DIN-montage weegterminal Communicatie methode Standaard weeggegevens via seriële of Ethernet TCP/IP verbinding Standaard weeggegevens via een 4-20ma of 0-10 VDC signaal Weeggegevens via PLC fieldbus, bv. EtherNet/IP, Profibus DP Eisen/beperkingen Standaardformat van de gegevens in vooraf gedefinieerde compacte gegevensbestanden Afdruk sjabloon opgeslagen in de weegterminal en gecommuniceerd naar de externe hardware De OPC-server communiceert het format van de weeggegevens Beperkte overdracht van gewicht en/of snelheid Vereist een afzonderlijke communicatie tussen het controlesysteem en de weegterminal voor functies zoals nulstelling of printopdrachten Vereist PLC hardware/software voor gegevensintegratie De PLC-interface beperkt de grootte van informatiepakketten/berichten 3 METTLER TOLEDO - White Paper - Integreren van weegprocesgegevens

4 4 Voorstellen voor Best Practice Best Practice voor de integratie van weegterminals met overkoepelende systemen is het opvolgen van de aanbevelingen van de automatiseringsleverancier. Hoewel een Best Practice voor elk type automatiseringsnetwerk buiten de reikwijdte van dit artikel valt, zullen verschillende voorbeelden van op Ethernet gebaseerde netwerken, zoals EtherNet/IP, Modbus TCP of Profi- Net worden besproken. Industriële versus kantoor netwerken Het netwerkontwerp voor industriële toepassingen is anders dan die voor kantoor netwerken. Het dataverkeer bij programmering, configuratie en diagnoses van Ethernet/IP apparatuur is, net als bij de uitwisseling van niet tijdsgevoelige gegevens, meestal sporadisch en van geringe intensiteit. In productieprocessen bestaat het dataverkeer echter uit tijdsgevoelige gegevensuitwisseling van voornamelijk UDP/IP Unicast en Multicast datapakketten. IP Multicast dataverkeer in een Ethernet/IP netwerk is een continu intensief verkeer van kleine datapakketten. Als een Ethernet/IP netwerkring is verbonden met het fabrieksnetwerk, dan moet de voortdurende stroom van Multi-cast datapakketten worden uitgefilterd. Hoewel de ononderbroken stroom van informatie uit de netwerkring wenselijk is voor geoptimaliseerd wegen, zal het een overbelasting veroorzaken van het algehele bedrijfsnetwerk door de berichtenstroom, als deze niet wordt ingeperkt. Optimaliseren van industriële Ethernet/IP Rockwell Automation heeft de volgende aanbevelingen gedaan om netwerkprestaties te optimaliseren bij het gebruik van Ethernet/IP. Kies voor Unicast Ethernet/IP communicatie waar dat mogelijk is. Unicast I/O voor Ethernet/IP biedt rechtstreekse communicatie tussen apparatuur in een netwerk. Deze communicatie is efficiënter als de I/O gegevens niet worden gedeeld met meerdere apparaten. Meer informatie over Unicast vs. Multicast communicatie is te vinden in ODVA publicatie 70, Recommended Functionality for EtherNet/IP Devices, die kan worden benaderd via de links aan het einde van dit artikel. Minimaliseer de ongewenste belasting van apparatuur door IP Multicast dataverkeer. Afhankelijk van configuratie en aansluitingen van de netwerkring, kan dit worden bereikt met programmeerbare Ethernet switches die virtual LAN s (VLAN s) en IP Multicast routing ondersteunen. Minimaliseer de ongewenste belasting van switches door IP Multicast dataverkeer. Gebruik full duplex, programmeerbare industriële netwerkswitches, geschikt voor IGMP (Internet Group Multicast Protocol) snooping, port mirroring, VLAN set-up, SNMP statistische informatie, IP address blocking, auto-restore van configuratie, per poort broadcast/multicast storm control, spanning tree protocol, en frame prioriteit. 4,000 3,500 3,000 Zendingen van industriële Ethernet apparaten (duizenden eenheden) 2008 ARC Advisory Group 2,500 2,000 1,500 1, De populariteit van op Ethernet gebaseerde apparatuur neemt toe vanwege de hoge snelheid, grote bandbreedte, standaard componenten en eenvoudige installatie. 4 METTLER TOLEDO - White Paper - Integreren van weegprocesgegevens

5 Minimaliseer netwerkbelasting door het uitsluiten van ongewenste mulitcast traffic, gegenereerd tussen het EtherNet/IP sub-net en het bedrijfsnetwerk. Binnen industriële netwerken wordt de voorkeur gegeven aan IP67 netwerk-kabelconnectors. Industriële afgeschermde kabels volgens CAT6 of CAT6a moeten worden gebruikt in ruimte met veel ruis- en 5 Ricerca guasti nelle comunicazioni Het probleemoplossen bij datacommunicatie tussen een weegterminal en het automatiseringssysteem is afhankelijk van het type communicatie. Voor seriële of Ethernet TCP/IP-verbindingen naar een PC kan een eenvoudige verbinding volstaan met gebruik van een computerprogramma zoals HyperTerminal, dat standaard gegevensoverdracht van gewichten regelt via de communicatiepoort van de weegterminal. Het probleemoplossen bij een Ethernet netwerk is meestal opgedeeld in sectoren, zoals: netwerk periferie (kabels, connectors, netwerk interfacekaarten), software instellingen/netwerk configuratie en netwerk prestatie. storingsbronnen. Soms kan aanleg in een metalen buis elektrische interferentie voorkomen. Deugdelijke aarding is nodig om lussen te voorkomen, die signal-drops of interferentie kunnen verooorzaken. Het gebruik van code en andere integratiehulpmiddelen van PLC leveranciers kunnen het integreren van weegapparatuur aanzienlijk vereenvoudigen en kans op programmeerfouten verkleinen. Voor het probleemoplossen van de perifere netwerkmedia zijn hulpmiddelen beschikbaar zoals TDR s (time domain reflectometer) en meetapparatuur voor de kabelkwaliteit. Voor toepassingen met PLC s leveren enkele toeleveranciers simulatiesoftware voor het bekijken en controleren van de datacommunicatie vanuit de PLC poort van een weegterminal. LED s in de communicatie-pcb geven informatie over de operationele status. Het bypassen van de PLC software en het rechtstreeks schrijven van uitvoer-commando s, kunnen ook krachtige probleemoplossers zijn. Het probleemoplossen bij weegterminals kan ook verlopen via toegang op afstand van het configuratiebestand, de foutlogs en web pagina s die de diagnostische of operationele status tonen. METTLER TOLEDO IND560 weegterminals 5 METTLER TOLEDO - White Paper - Integreren van weegprocesgegevens

6 6 Samenvatting De efficiënte overdracht van procesdata naar overkoepelende MES of ERP systemen, in combinatie met intelligente weegplatforms/systeem-upgrades, kan: Het beheer van productieprocessen verbeteren Het gebruik van kapitaalgoederen verbeteren Exploitatiekosten verlagen Een meetbaar investeringsrendement opleveren Duidelijke doelstellingen ofwel intern gedaan, of met behulp van specialisten in weegprocessen kan ervoor zorgen dat de gestelde doelen van procesverbetering ook werkelijk worden gehaald. Tot de overwegingen voor systeem-upgrades behoren: De snelheid van het proces (bijvoorbeeld, highspeed afvullen), die de snelheid van de gegevensuitwisseling beïnvloedt De bestaande apparatuur en potentiële connectiviteit 7 Aanvullende bronnen Het beschikbare budget Ongunstige operationele omstandigheden, zoals hogedruk reinigen, corrosieve chemicaliën, explosiegevaarlijke omgevingen en extreme temperaturen De gegevens zelf wie heeft wat nodig, waarom en hoe? Is een PLC-connectiviteit vereist, of zal een seriële of Ethernet TCP/IP PC-verbinding werken? Tenslotte vraagt het probleemoplossen van Ethernet netwerken kennis van de netwerk periferie, configuratie en signaalsterkte. Voor toepassingen met PLC s leveren enkele toeleveranciers simulatiesoftware voor het bekijken en controleren van de datacommunicatie vanuit de PLC poort van een weegterminal. De toeleveranciers kunnen zelf ook behulpzaam zijn met het vergelijken van de verschillende weegplatforms en communicatiesystemen. Meer informatie over communicatiemogelijkheden, dataformat en specifieke Fieldbus vereisten voor METTLER TOLEDO weegterminals, is beschikbaar op De volgende links geven algemene en leverancier-specifieke informatie die behulpzaam kan zijn voor de optimalisatie van weegprocessen. Rockwell Automation Integrated Architecture Tools Rockwell Integrated Architecture Builder software ODVA DeviceNet Library tabid=73 ODVA EtherNet/IP Library tabid=76 Profibus/ProfiNet Network Analyzer Wire Shark Fluke Networks Kepware OPC Voor meer informatie Nederland Mettler-Toledo B.V. Franklinstraat JK Tiel Tel Fax contact.nl@mt.com Nederland Mettler-Toledo PI B.V. Het Sterrenbeeldd ML s-hertogenbosch Tel Fax info.nl@mt.com België N.V. Mettler-Toledo S.A. Leuvensesteenweg Zaventem Tel Fax contact.be@mt.com Technische wijzigingen voorbehouden 08/2011 Mettler-Toledo AG