Získejte potřebná data pro Průmysl 4.0 s komunikací IO‑Link

Vojtěch Letko SICK spol. s r.o.
22. 5. 2020 | 5 minut čtení

Digital Factory
Článek

Současná pandemie viru Covid-19 postihuje kromě lidského zdraví i světovou ekonomiku. Zejména omezený pohyb lidí odhalil některá slabá místa ve výrobě i zásobování napříč různými obory. Již před vypuknutím této světové krize se stále více skloňovala automatizace a robotizace v průmyslu, souhrnně nazývaná jako Průmysl 4.0. Je proto velmi pravděpodobné, že po odeznění krize bude sílit tlak na automatizaci výroby a logistiky i v dalších odvětvích.

Když se mluví o Průmyslu 4.0, málokdo si umí hmatatelně představit, co je jeho praktickou součástí. Na druhou stranu elektronická zařízení chytrých domácností už většina z nás doma běžně používá. Ať už je to termostat, který můžeme ovládat přes aplikaci v telefonu nebo třeba náladové LED osvětlení.

V chytré továrně s integrovanými principy Průmyslu 4.0 s námi místo domácích spotřebičů komunikují stroje. A nejen s námi jakožto uživateli, správci nebo konstruktéry. Stroje mohou komunikovat i mezi sebou, předávat si informace o aktuální měřené hodnotě, nutnosti doplnit materiál nebo při poruše.

V ideálním případě si tak stroj, který například lisuje kovové díly, dokáže v předstihu objednat doplnění zásobníku plechů. Ty mu zaveze automaticky naváděné vozítko AGV, které zase naložilo materiál z automatizovaného skladu. Vše je digitalizované, takže logistika včas dostala informaci o tenčících se skladových zásobách a automaticky objednala doplnění surovin.

Odpadá tím chyba lidského faktoru, stroj nemusí nikdo obsluhovat a lidský zásah je potřeba jen při opravě nebo údržbě. Firmám to šetří náklady, ale rovněž, a to je možná důležitější, mají celý výrobní i logistický proces pod kontrolou a mohou postupně optimalizovat produkci.

Digitální přenos dat v automatizační síti. Zdroj: SICK.

Základním kamenem jsou informace

Pro úspěšnou integraci principů Průmyslu 4.0 je podstatné získat informace od co největšího počtu článků celého výrobního a logistického procesu. Tyto informace je nutné neustále vyhodnocovat a přizpůsobovat aktuální poptávce, možnostem dopravců nebo dodávkám surovin pro výrobu. Firmy, které toto dokáží co nejlépe zavést, budou mít v budoucnu velkou konkurenční výhodu. Dokáží totiž pružně reagovat na případné další krize a přizpůsobit svou výrobu aktuální poptávce a možnostem.

Dá se také předpokládat, že bude sílit tlak na diverzifikaci dodavatelů surovin tak, aby se rozložilo riziko případných výpadků. Jednou z myšlenek Průmyslu 4.0 je totiž i důraz na pružné skladové hospodářství. V chytré továrně stroje posílají přesnou informaci o množství materiálu nutného k produkci dané výrobní dávky. Továrny tak objednávají jen tolik materiálu, kolik skutečně potřebují.

IO-Link umožňuje komunikaci i na posledním metru

Páteřní fieldbus síť, jakou je například Profinet, Profibus apod., efektivně komunikuje na velké vzdálenosti. Jen obtížně se ale integruje do koncových zařízení, jako jsou čidla a aktuátory, kterými je stroj osazen. Tento problém řeší komunikace IO-Link, která je šitá na míru komunikaci na posledních několika metrech.

Prostřednictvím IO-Linku lze jednoduše získat detailní informace od jednotlivých zařízení, a ty pak přenášet dál pomocí fieldbus nebo například bezdrátové komunikace. Obrovská výhoda IO-Linku je jeho nezávislost, protože ho využívají výrobci napříč průmyslovou automatizací. Za IO-Link se ani neplatí žádné licenční poplatky.

Kouzlo IO-Linku je i v tom, že pro přenos dat není potřeba žádné extra komunikační vedení. Všechna IO-Link zařízení jsou zapojena do tzv. IO-Link masteru, a to pomocí běžného průmyslově standardizovaného kabelu.

Po stejném kabelovém vedení, které se dnes v průmyslu běžně využívá jen pro napájení a přenos binárních signálů, můžeme získat množství dalších informací. Senzory dokonce mohou komunikovat přímo mezi sebou nebo přes logiku vytvořenou v IO-Link masteru. Díky snadné identifikaci lze na stroji rychle lokalizovat vadný senzor. Nový kus navíc není potřeba ručně konfigurovat, protože parametry se přes IO-Link stáhnou automaticky podle nastavení původního senzoru. Odpadá tak riziko, že někdo špatně nastaví vyměněné zařízení a to ovlivní celkovou funkci stroje. Tím se snižují prostoje ve výrobě i nutnost podrobné znalosti funkce stroje.

IO-Link je point to point komunikační protokol. Funguje jako obousměrná komunikace, a proto můžeme údaje ze zařízení nejen vyčítat, ale i vzdáleně nahrávat. Celkem lze využít až 4 druhy přenosů, první dva zasílá zařízení automaticky a opakovaně, poslední dva jen na vyžádání.

Procesní data – cyklická informace od zařízení o posledním známém stavu (například naměřená hodnota)
Status hodnoty – cyklická informace o pravdivosti hodnoty procesních dat
Data zařízení – acyklické informace, jako jsou parametry senzoru nebo diagnostické informace
Události – acyklické informace, například chybové hlášky při poruše

Digitalizace a vizualizace dat

Právě díky množství dat, která jsme schopni z jednotlivých zařízení získat, se nám otevírají nové možnosti jejich dalšího zpracování. IO-Link master, do kterého jsou jednotlivá zařízení zapojena, může totiž dále komunikovat nejen s PLC, ale i s pomocí REST API dále přenášet data z jednotlivých zařízení do cloudu.

Vzdálený přístup, parametrizaci a přenos dat poskytuje software FieldEcho, který vyvinula společnost SICK na míru potřebám Průmyslu 4.0. Díky SW FieldEcho získá uživatel přehled o všech IO-Link zařízeních (nezávisle na výrobci) v celé továrně a může z nich snadno získávat a přenášet dál potřebná data, například do firemního systému ERP. Kromě získávání dat lze jednotlivá zařízení i vzdáleně parametrizovat a odpadá tak nutnost fyzické přítomnosti údržby u stroje nebo výrobní linky. Z jednoho místa tak lze získat přehled o linkách v několika továrnách na různých místech světa.

Pokud se chcete o možnostech IO-Link a FieldEcho dozvědět více, navštivte webové stránky společnosti SICK nebo kontaktujte náš tým. Rádi vám navrhneme řešení na míru s parametry Průmyslu 4.0.