Интеграция на OEE софтуер със Siemens TIA Portal: Събиране на данни от SIMATIC PLC-та

Siemens TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) е унифицирана инженерна рамка за Siemens SIMATIC PLC — серии S7-1200, S7-1500, S7-300 и S7-400 — които са сред най-широко използваните PLC в европейското и световно производство. За интеграция на OEE софтуер TIA Portal е инженерната среда, където се дефинират блоковете с данни на PLC и конфигурациите за комуникация; събирането на данни в реално време за OEE обикновено се извършва чрез вградените OPC-UA сървъри в модерните SIMATIC S7-1500 PLC или чрез SIMATIC NET OPC сървъри за по-старите поколения PLC.

SIMATIC S7-1500 PLC (и S7-1200 с фърмуер 4.1+) включват вградена OPC-UA сървърна функционалност, която може да бъде активирана и конфигурирана директно в TIA Portal без допълнителен софтуер. Този OPC-UA сървър излага блоковете с данни на PLC като адресируеми възли, позволявайки на OEE софтуер с OPC-UA клиент да се абонира за тагове за състояние на машината, броячи за производство и процесни променливи директно от PLC. Този вграден OPC-UA път е препоръчваният подход за интеграция при нови инсталации на Siemens и осигурява най-ниска латентност и най-висока надеждност сред всички опции за интеграция на TIA Portal.

За по-стара Siemens инфраструктура — S7-300, S7-400, WinCC SCADA системи — пътят за интеграция обикновено използва SIMATIC NET OPC сървъри (или OPC-DA, или OPC-UA gateway) като междинен слой между протокола за комуникация на PLC (S7 протокол или PROFIBUS) и стандартния OPC интерфейс, който OEE софтуерът може да използва. Siemens също предоставя рамката за свързаност SINEMA и MindSphere (сега Siemens Industrial Operations X) като облачни пътища за събиране на данни за организации, които предпочитат да маршрутизират PLC данните през облачната инфраструктура на Siemens преди да се свържат с OEE софтуера.

Конфигурирането на събиране на данни за OEE в среда TIA Portal започва с идентифициране или създаване на PLC блоковете за данни, които съдържат стойности, релевантни за OEE. Блокове данни за броячи на производство обикновено вече съществуват в повечето програми за SIMATIC PLC — те следят произведените части, броя бракувани изделия и броя цикли за целите на управлението на процеса. Данните за състоянието на машината може да се наложи да бъдат извлечени от съществуващи статусни битове в PLC програмата (бити за работа на мотор, битове за повреди, селектори на режим) и консолидирани в специално OEE слово за състояние, което OEE платформата може да чете като една структурирана стойност, вместо да декодира множество отделни битове. Структурата на блоковете данни и конвенциите за именуване на променливите в TIA Portal правят картографирането на OEE тагове по-систематично в сравнение с много други PLC платформи. Структурираните типове данни (UDTs) в TIA Portal позволяват данните, релевантни за OEE, да бъдат организирани в стандартизиран интерфейсен блок за OEE — с определени позиции за състоянието на машината, броя на произведените изделия, броя на брака и текущия продукт — който може да се репликира във всички машини в завода, използващи същата структура. Този стандартизиран подход намалява усилията за интеграция на OEE в заводи с множество машини и улеснява текущата поддръжка, тъй като всички машини следват една и съща схема на интерфейса за данни. За интеграция на OEE софтуера, препоръчителната конфигурация в TIA Portal включва: дефиниране на OEE блок за данни със стандартизирани променливи за състояние и броячи; активиране на OPC-UA сървъра на S7‑1500 PLC-та с подходящи права за достъп за IP адреса на OEE платформата; конфигуриране на OPC-UA сървъра да публикува възлите (nodes) на OEE блока данни с подходящи честоти на обновяване (обикновено 100–500 ms за промени в състоянието, 1–5 секунди за броячи); и документиране на версията на проекта TIA Portal и адресите на OEE таговете в речник с данни, който се споделя между екипа по контролната техника и екипа за внедряване на OEE.

В много производствени среди на Siemens има слоеве WinCC (SCADA/HMI) или SIMATIC IT (MES) над нивото на PLC, които могат да служат като алтернативни точки за интеграция за OEE софтуер. WinCC Unified и WinCC Professional съхраняват производствени данни в своите runtime бази данни и предоставят данни чрез OPC-UA и REST API-та, осигурявайки точка за агрегация на SCADA ниво, към която OEE софтуерът може да се свърже вместо директно към отделни PLC. Тази архитектура е ценна във фабрики, където множество PLC подават данни към WinCC сървър, тъй като намалява броя връзки, които OEE платформата трябва да управлява. Siemens MindSphere (сега част от платформата Siemens Xcelerator Industrial IoT) е базирана в облака IoT рамка за свързване на индустриалните активи на Siemens към облачни анализи. За OEE софтуер, внедрен в облачни или хибридни архитектури, свързаността чрез MindSphere позволява данните от Siemens SIMATIC да бъдат маршрутизирани през IoT инфраструктурата на Siemens преди да достигнат OEE платформата. Този път е особено релевантен за разгръщания на OEE на множество обекти, където централизирането на събирането на данни чрез облачен слой на Siemens намалява сложността на свързване в сравнение със създаването на директни OPC-UA връзки към PLC във всеки обект. За производители, използващи SIMATIC IT (Siemens MES), стратегията за интеграция на OEE често включва свързване на OEE софтуера със SIMATIC IT, вместо директно към PLC — подобно на сценариото с FactoryTalk Production Centre от Rockwell. SIMATIC IT съхранява данни за производствени поръчки, проследяване на материали и записи за производителността на оборудването, които значително се припокриват с това, което би събирала самостоятелна OEE платформа. Производителите с внедрена SIMATIC IT трябва да оценят дали разширяването на OEE отчетните възможности на SIMATIC IT по-добре отговаря на техните нужди, отколкото добавянето на платформа на трета страна за OEE, като се има предвид, че SIMATIC IT вече разполага с връзки към PLC и инфраструктура за производствени данни.