FieldEcho® – promyšlený systém IO-Link

GO BEYOND. Discovery #6 

Je k dispozici nástroj, který automaticky detekuje všechny přístroje s rozhraním IO-Link ve stroji? Nebylo by žádoucí, aby se stejně tak zároveň automaticky stáhly také popisy přístrojů (IODD)? Existuje ve smyslu progresivních konceptů strojů a Industry 4.0 možnost parametrizovat a monitorovat přístroje s rozhraním IO-Link po celý jejich životní cyklus nezávisle na řídicím systému a průmyslové sběrnici? Tři otázky, na které existuje jedna odpověď: FieldEcho od společnosti SICK.

FieldEcho má za cíl co nejvíce usnadnit zacházení s přístroji s rozhraním IO-Link od všech výrobců a odstranit přitom z cesty všechno, co by mohlo být na překážku použití přístrojů se systémem IO-Link. Softwarový nástroj nezávislý na systému je vždy k dispozici a vyplňuje stávající integrační mezery. FieldEcho se samostatně integruje do HMI stroje a poskytuje přímý přístup k datům procesů a služeb všech přístrojů se systémem IO-Link. To jsou přesně ty hodnoty parametrů, diagnostická hlášení, události a alarmy, které nejsou v programu řídicího systému stroje nebo zařízení většinou vyžadovány, nebo jen výjimečně, které však poskytují aplikacím MES nebo cloudů rozhodující informace. FieldEcho přitom zaručuje plnou transparentnost dat přístrojů, a podporuje tak uvedení do provozu, monitorování v běžném provozu zařízení a cílená opatření údržby. FieldEcho šetří čas strávený vývojem – potřebný kód PLC má jen jeden řádek – a zajišťuje tak, aby doby cyklů PLC zůstaly neovlivněné. Komunikace řídicího systému prostřednictvím OPC UA nebo TCP/IP a výměna dat s IT nebo cloudovými aplikacemi prostřednictvím REST umožňuje moderní integraci dat přes rozhraní IO-Link ve všech aplikacích Industry 4.0. 

IO-Link: ideální datový kanál pro inteligentní a perspektivní automatizaci 

Digitalizace, Industry 4.0, Smart Factory nebo Industrial Internet of Things (IIoT) – realizace těchto megatrendů vyžaduje především jednu věc: data. Komunikace systému IO-Link z bodu do bodu je ideálním kanálem pro poskytování těchto dat – obvykle měřených hodnot, nastavení parametrů a informací o přístrojích. Úspěch rozhraní IO-Link má celou řadu důvodů: přístroje nejsou závislé na průmyslové sběrnici, pomáhají minimalizovat náklady a samotné jsou z hlediska nákladů neutrální. Redukují počet různých typů I/O ve stroji na IO-Link Master, přenášejí digitálně data a poskytují další diagnostické informace. Mohou být připojeny s použitím standardních kabelů senzorů a komunikují obousměrně – je tedy možné je parametrizovat a zároveň z nich načítat data. To vše otevírá nejrůznější nové funkce aplikací, ať už se jedná o výrobu o velikosti dávky 1, uzamknutí ovládacích prvků nebo poskytování předem připravených dat. Inteligentní senzory mohou dokonce samostatně provádět takzvané Inteligentní Úlohy, například počítání nebo měření délky – a tyto informace poskytovat prostřednictvím rozhraní IO-Link. Není tak divu, že je systém IO-Link tak oblíbený: toto rozhraní používá stále více provozních přístrojů, zejména ty, které nemají prostor pro Ethernet. Několik stovek zařízení s rozhraním IO-Link v jedné strojní lince proto již není žádnou vzácností.

Snazší přístup k výhodám systému IO-Link a jejich využití

Softwarový nástroj FieldEcho vyvinula společnost SICK s cílem vyplnit stávající integrační mezeru, zajistit co nejjednodušší a ke zdrojům šetrné použití přístrojů se systémem IO-Link a zároveň poskytnout data systému IO-Link pro aplikace Industry 4.0 způsobem běžným pro oblast IT. Tento nástroj kdykoliv poskytuje možnosti plného přístupu ke všem datům přístrojů se systémem IO-Link pro jejich vyvolání v prohlížeči nebo prostřednictvím HMI (Human Machine Interface), jejich sledování nebo změnu. IODD připojených a nástrojem FieldEcho detekovaných přístrojů se systém IO-Link se automaticky uloží a poskytnou na portech konfigurovaných IO-Link Master. Není nutné je stahovat manuálně. Komunikace probíhá nezávisle na systému – je tedy možná prostřednictvím různých PLC, průmyslových sběrnic a IO-Link Master. Náklady na vývoj jsou minimální: vývojář softwaru výrobce stroje zapíše pouze několik řádků kódu PLC, kterým se vyvolá generický funkční modul poskytnutý nástrojem FieldEcho pro zaslání požadavků na čtení nebo zápis do přístrojů se systémem IO-Link. Aktuálně jsou podporovány řídicí systémy od firem Beckhoff, Mitsubishi, Rockwell Automation a Siemens. Při přístupu pro zápis a čtení dat komunikuje nástroj FieldEcho s PLC stroje prostřednictvím OPC UA nebo TCP/IP – obě rozhraní etablovala adekvátně progresivní standardy v průmyslové komunikaci. Další důležitou architekturou je REST API, jejímž prostřednictvím jsou zasílána a přijímána data ve formátu JSON. Tak lze data přístrojů se systémem IO-Link přenášet do systémů ERP a MES a do služeb na bázi cloudu za účelem využití dat ve světě Industry 4.0 například pro analýzy dat, prediktivní údržbu nebo pro inventury. 

Grafické, webové, snadno obsluhovatelné: uživatelské rozhraní

FieldEcho poskytuje grafické, webové uživatelské rozhraní v moderním, samovysvětlujícím a přívětivém designu. Lze je otevřít v prohlížeči nebo integrovat do HMI stroje nebo zařízení. V přehledu systému a IO-Link Master vizualizuje uživatelské rozhraní všechny konfigurované IO-Link Master a k příslušným portům připojené a automaticky detekované senzory a aktuátory se systémem IO-Link. Přehledným způsobem přitom ukazuje stav všech přístrojů se systémem IO-Link. Kromě toho lze v softwaru otevřít stránku přístroje, která uživateli umožňuje prohlížet si pomocí funkce Zoom data přístroje. V tomto náhledu se zobrazuje identifikace přístroje s informacemi, jako je sériové číslo nebo verze softwaru, název přístroje a obrazovka. Přehled ukazuje doručená a odeslaná procesní data. Grafické uživatelské rozhraní také nabízí možnost kompletně parametrizovat všechny přístroje se systémem IO-Link. FieldEcho tak zajišťuje neomezenou transparentnost – celý systém IO-Link vidí provozovatel na svém monitoru jako otevřenou knihu. To znamená nejen úsporu času pro výrobce stroje nebo systémového integrátora, ale také usnadnění práce PLC a zachování obvyklého výkonu stroje nebo zařízení.

Autonomní, dynamický, komunikativní: řídicí panel FieldEcho

FieldEcho umožňuje prostřednictvím REST API integraci dat IO-Link do systémů ERP a MES a do vlastních aplikací nebo služeb na bázi cloudu. Řídicí panel FieldEcho poskytuje při použití REST API kompletní přehled o stavu všech přístrojů se systémem IO-Link. Kromě toho samostatně varuje nebo vydá alarm v případě nějaké anomálie. Automaticky navazuje spojení s FieldEcho, získává prostřednictvím REST API samostatně informace o celém systému IO-Link a dynamicky ve vlastní režii buduje uživatelské rozhraní podle přijímaných dat – uživatel tedy nemusí nic konfigurovat. Pro správu mnoha informací velkého počtu přístrojů se systémem IO-Link má řídicí panel integrovanou databázi. Do této databáze mají přístup všechny aplikace – alternativně k dotazování prostřednictvím REST API – čímž se snižuje komunikační zátěž průmyslové sběrnice a systému IO-Link. Řídicí panel umožňuje zvolit z úrovně cloudu jednotlivá procesní data a parametry přístroje ke sledování – to by jinak bez FieldEcho a řídicího panelu muselo být pracně programováno v PLC – a nastavit mezní hodnoty a alarmy. Příkladem toho, co tato funkce umožňuje, je diagnostika Quality of Run optického senzoru pro zjištění jeho spolehlivosti detekce při počínajícím znečištění. Obvykle je k tomu v přístroji stanoven spínací práh, při němž senzor automaticky vygeneruje odpovídající signál. Na řídicím panelu nyní lze nezávisle na této prahové hodnotě v senzoru definovat a monitorovat vlastní mezní hodnoty znečištění pro jejich využití v aplikaci prediktivní údržby. Výstrahy a alarmy jsou vizualizovány – také ve formě hlasových zpráv. Řídicí panel přitom může zasílat příslušné e-maily například pracovníkovi odpovědnému za provoz zařízení nebo servisnímu personálu stroje.

Integrace systému IO-Link je tak snadná jako nikdy předtím

FieldEcho zajišťuje jako integrační nástroj nezávislý na výrobci přístup k datům systému IO-Link a jejich transparentnost. Umožňuje přístup k parametrizaci nezávisle na systému a monitorování všech přístrojů se systémem IO-Link v zařízení po celý jejich životní cyklus. Automatická detekce připojených přístrojů s rozhraním IO-Link a automatické vyvolání jejich IODD minimalizuje časovou náročnost a zdroje chyb při projektování a uvedení do provozu. Výměna dat mezi FieldEcho a automatizačním systémem probíhá prostřednictvím OPC UA nebo alternativně také prostřednictvím TPC/IP. REST API slouží jako komunikační kanál pro aplikace MES, ERP nebo cloudu. FieldEcho vyplňuje aktuálně existující mezery integrace IO-Link a poskytuje impulz k dalšímu rozšíření technologie IO-Link ve všech oblastech automatizační techniky.