Что такое полностью интегрированная автоматизация?

Когда одна компания из фармацевтического сектора в Швейцарии установила новую линию для упаковки таблеток, это включало в себя современные машины. Произошло бесшовное сочетание высокоскоростной машины для блистерной упаковки, разработанной немецким производителем, машины для упаковки в картон, разработанной итальянской компанией, и машины для упаковки в коробки, предоставленной местным интегратором. Само оборудование работало с исключительной эффективностью. Тем не менее, менеджер предприятия столкнулся с проблемами при попытке собрать информацию, связанную с функционированием производственной линии в целом, и у него были только отдельные платформы управления для каждой из машин вместе с различными типами информации, представленными в разных форматах. Хотя все машины были автоматизированы, вся упаковочная линия не работала полностью интегрированным образом, что именно и направлено на решение проблемы полностью интегрированной автоматизации. Это означает предоставление системы с одной системой, которая является не только продуктом, но и философией проектирования и инженерной платформой, обеспечивающей совместную работу каждого элемента производственной системы, включая контроллеры, приводы, датчики, индикаторы энергии и другие, на основе общего набора информации и знаний.

Что на самом деле означает полностью интегрированная автоматизация

Siemens — это компания, которая чаще всего ассоциируется с фразой полностью интегрированная автоматизация (TIA), которую она разработала как часть интегрированной инженерной структуры вокруг программной платформы TIA Portal. TIA относится к систематическому и всеобъемлющему подходу к промышленной автоматизации, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, коммуникацию и данные, и не ограничивается каким-либо конкретным поставщиком. TIA вращается вокруг трех основных элементов. Первый — это единая инженерная среда, или одна и та же программная платформа для настройки, программирования и ввода в эксплуатацию каждого устройства в автоматизированной сети, а именно ПЛК, ЧПУ, двигатели, устройства безопасности, RFI и процессоры связи без использования множества инструментов, повторного ввода информации или решения проблем несовместимости версий различных программ. Второй — это интегрированная связь, что означает, что каждое устройство в этой сети использует один и тот же язык, т.е. PROFINET или PROFIBUS в рамках Siemens, но также любые другие открытые стандарты, такие как OPC UA и MQTT. Контроллер не требует специальных драйверов для работы с двигателем, в то время как ЧПУ не нуждается в отдельной базе данных тегов для получения информации о датчиках. Третий — это интегрированные данные и диагностика, что означает, что каждое устройство обрабатывает информацию о своей работе, а именно ток двигателя, количество циклов, коды ошибок и потребление энергии, но эта информация доступна из одной единственной точки и не застревает внутри проприетарного устройства.

TIA Portal: Реализация Siemens полностью интегрированной автоматизации

“Полностью интегрированная автоматизация” в основном касается TIA Portal от Siemens. TIA Portal — это решение для программной инженерии, где все устройства технологий автоматизации Siemens становятся частью уникальной среды разработки. Ранее существовали отдельные утилиты, такие как STEP 7 для программирования PLC S7-300 от Siemens и WinCC flexible для настройки HMI. Все программное обеспечение имело разные интерфейсы, базы тегов и версии. TIA Portal упростил и унифицировал все. Инженер может создать один проект, который будет включать все типы создания программы PLC, экранов HMI, данных привода и логики безопасности. Один тег используется один раз в PLC для его программирования и быстро отображается на HMI.

Крайне важно различать TIA Portal и более общую идею интегрированной автоматизации. Хотя TIA Portal является конкретным продуктом Siemens, интегрированная автоматизация — это концепция, которую реализует TIA Portal. Например, даже если в заводе нет ни одного устройства Siemens, может быть интегрированная автоматизация, если все устройства на этом заводе используют стандартные протоколы для связи и общую модель данных. Напротив, вполне возможно, что на заводе будет много устройств Siemens, которые не интегрированы, потому что машины были введены в эксплуатацию по отдельности и не соединены. Таким образом, инструмент не является целью, а скорее производственной системой, в которой все устройства могут быть доступны и контролируемы из центральной точки, в то время как данные текут между производственными и бизнес-системами. Исследования в области Маккинзи и компания цифрового производства последовательно выявляют интеграцию данных — способность собирать, контекстуализировать и действовать на производственные данные в реальном времени — как единственный наиболее важный фактор, способствующий повышению производительности и качества, которые обещает Индустрия 4.0.

Основные компоненты архитектуры полностью интегрированной автоматизации

A полностью интегрированная автоматизация система не является единым устройством. Это многослойная архитектура, в которой каждый слой строится на основе нижележащего, и интеграция между слоями создает ценность. Таблица ниже подводит итоги основных компонентов и их ролей в интегрированном целом.

Что полностью интегрированная автоматизация приносит на завод

Преимущества полной интеграции автоматизации — это не просто теоретические концепции. Они практически видимы. Можно увидеть положительные эффекты автоматизации на производственных процессах, таких как на производственном этаже, в инженерном отделе и в отделе обслуживания. Среди основных преимуществ, полученных от перехода от изолированных к интегрированным формам автоматизации, упомянутых производителями, следующие.

• Сниженное время проектирования. Интегрированная инженерная среда устраняет необходимость в повторном создании данных в PLC, HMI и инструментах привода. Любое изменение в проекте напрямую распространяется. Проект средней величины в области автоматизации использует этот подход, чтобы минимизировать часы проектирования на 20-40% меньше, чем это было бы в среде с несколькими инструментами и несколькими поставщиками.
• Более быстрая наладка и смена. Интегрированная связь относится к ситуации, когда новое устройство, такое как удаленный I/O блок, привод или датчик безопасности, автоматически распознается контроллером во время настройки с основной инженерной платформы. Процесс, который обычно занял бы целый день настройки сети и сопоставления тегов, занимает всего несколько часов работы.
• Улучшенная диагностика и сокращение времени простоя. Отдел обслуживания может диагностировать проблемы, даже не подходя к устройству, когда все машины отправляют информацию о своих неисправностях и производительности в центральное место. Серводвигатель, потребляющий ток, превышающий эталонное значение, может инициировать запрос на обслуживание еще до того, как произойдет поломка. Это приводит к сокращению среднего времени на ремонт (MTTR), поскольку информация доступна сразу.
• Полная прослеживаемость и качественные данные. Для компаний в регулируемых секторах фармацевтики, медицинских устройств и продуктов питания и напитков прослеживаемость на протяжении всего производственного процесса — от источника сырья до конечного отгрузочного дока — является необходимостью, предписанной регулирующими органами. Использование интегрированной автоматизированной системы, которая связывает все этапы производственного процесса с уникальным серийным номером, обеспечивает прослеживаемость как побочный продукт производственного процесса, а не достигается путем накопления информации после факта.
• Прозрачность в потреблении энергии и снижение затрат. Когда энергия контролируется на уровне устройства с помощью интеграции, управляющий заводом может точно знать, сколько энергии потребляется, а также оборудование и этап, на котором происходит эта деятельность. Производственная линия, построенная с автоматическим отключением оборудования, которое не активно во время перерывов в производстве, может снизить потребление энергии до 15% без ущерба для уровней производства.

Является ли полностью интегрированная автоматизация подходящей для каждого производителя?

Выбор полностью интегрированной политики автоматизации, будь то через Siemens TIA Portal или альтернативную платформу с открытой архитектурой, не является однозначным вариантом. Например, если у компании есть только одна машина, которая загружается и разгружается вручную, то им не требуется полноценная инженерная платформа, и базового ПЛК и ЧПУ будет достаточно. Напротив, если у компании есть сложная производственная линия с множеством машин, инженерных платформ и нормативных стандартов по прослеживаемости, то интеграция будет выгодной. При практической оценке ситуации важно установить, сколько платформ управления сейчас в эксплуатации и сколько времени тратится на их интеграцию, а также есть ли у предприятия необходимость получать информацию о производственном процессе. Для тех компаний, которые сейчас становятся инвесторами в новую продуктовую линию, такую как автоматизированные линии производства и тестирования, лучше выбирать свою автоматизацию с этапа проектирования всей системы. Линия, созданная с учетом интеграции с самого начала и основанная на таких коммуникационных протоколах, как PROFINET или OPCUA и т.д., будет легче управляться удаленно, подключаться к своему MES или перенастраиваться по мере необходимости. Напротив, будет сложно сделать линию, которая работала ранее, если она была построена в изоляции. Автоматизированные линии Benlong, включая Автоматизированная сборочная линия MCB and the AC contactor automatic assembly and testing production line, разработаны на основе открытых, интегрированных архитектур управления, которые поддерживают видимость данных и удаленную диагностику, требуемые современным подключенным заводом.

Часто задаваемые вопросы

Что такое полностью интегрированная автоматизация?

Полностью интегрированная автоматизация (TIA) заключается в наличии общего способа, по которому компоненты процесса промышленной автоматизации, такие как ПЛК, приводы, устройства ЧПУ, средства безопасности и коммуникации, проектируются и контролируются через единую программную платформу. Хотя концепция тесно связана с TIA Portal, разработанным компанией Siemens, концепция интегрированной архитектуры автоматизации от начала до конца также применима ко всем производителям и системам, которые соответствуют международным стандартам.

Что такое портал полностью интегрированной автоматизации Siemens?

Портал Siemens TIA означает Портал полностью интегрированной автоматизации, который относится к программной инженерной платформе, основанной на продуктах автоматизации Siemens. Это означает, что он может работать с ПЛК SIMATIC, приводами SINAMICS, устройствами ЧПУ SIMATIC и средствами безопасности SIMATIC. Благодаря программному обеспечению инженер может программировать, настраивать и запускать все устройства из одного проекта вместе с базой данных тегов и настройками связи.

Что такое интегрированная автоматизация?

Интегрированная автоматизация Широкая идея, которая включает в себя связывание всех устройств и систем внутри завода. Это означает, что устройства передают информацию друг другу, общаются через единые протоколы и могут управляться из одного места. Полностью интегрированная автоматизация соответствует этой концепции и является решением, предоставляемым конкретным поставщиком, но это не делает эту концепцию зависимой от какого-либо конкретного поставщика.

В чем разница между Siemens TIA и AX?

Портал Siemens TIA — это инженерная платформа, разработанная для семейства ПЛК, ЧПУ и приводов Siemens. AX — это новая облачно-ориентированная инженерная платформа, созданная компанией Siemens, которая нацелена на конвергенцию IT и OT, веб-доступность и внедрение современных практик разработки программного обеспечения. AX не заменяет TIA Portal; она действует как дополнительная платформа для тех приложений, которые нуждаются в облачной связи, удаленной инженерии и разработке, ориентированной на IT.

Ссылки

• Siemens — Портал полностью интегрированной автоматизации (TIA). Официальная страница продукта для инженерной платформы Siemens TIA Portal, описывающая ее архитектуру, интегрированные компоненты и применение в различных отраслях.
• McKinsey & Company — Цифровое производство и Индустрия 4.0. Исследование важности интеграции данных и унифицированных инженерных сред для достижения преимуществ производительности и качества цифрового производства.
• Международное общество автоматизации (ISA) — стандарты ISA‑95 и интеграции автоматизации. Международные стандарты для интеграции корпоративных и управляющих систем, определяющие модели данных и интерфейсы связи, которые лежат в основе интегрированных архитектур автоматизации.
• Rockwell Automation — Интегрированная архитектура и подключенное предприятие. Эквивалент концепции интегрированной автоматизации от Rockwell Automation, предоставляющий точку сравнения для специфических реализаций принципа единого проектирования от поставщиков.

Полностью интегрированная автоматизация не является продуктом, который производитель покупает с полки. Это инженерная дисциплина — решение спроектировать производственную систему так, чтобы каждое устройство, каждый контроллер и каждый программный инструмент работали вместе как единое, согласованное, прозрачное для данных целое. Для управляющего заводом это означает, что когда производственный заказ размещается в системе ERP, он может напрямую передаваться на производственный этаж без каких-либо прерываний или задержек. Это означает, что неисправность в качестве продукта на производственной линии может быть отслежена до конкретной партии сырья. Для инженера это означает, что изменения, внесенные в проект, будут иметь эффект домино, что означает, что измененный проект будет реализован повсюду. А для техника по обслуживанию это означает, что устаревший актуатор будет выдавать предупреждения о своем выходе из строя до того, как снова сломается, и потребуется обслуживание. Линии сборки и тестирования Benlong Automation разработаны на основе этого интегрированного принципа открытости, связи и изначально предназначены для того, чтобы быть частью более крупной системы завода, а не просто изолированными системами.