Lösung mit Uniqo
Visualisierung auf dem Monitor an der Anlage (Quelle: Asem)
Mit der HMI-Softwarelösung Uniqo von Asem lassen sich Bedienoberflächen einfach erstellen (Quelle: Asem)
Gelöst wurden diese Anforderungen mit der Visualisierungssoftware Uniqo von Asem. Bei dieser handelt es sich um eine vollständig modulare und plattformunabhängige Software, deren Komponenten für die Entwicklung und Programmierung von einfach und intuitiv zu bedienenden, industriellen Applikationen entworfen wurden. Vollständig auf OPC-UA-basierend können mit ihr dynamische OPC-UA-Client/Server- Architekturen erstellt werden, in denen sich die Systeme in der Rolle von Produzenten und Konsumenten unterschiedlicher Informationsarten abwechseln. Mit Uniqo kann OPC UA zur Datenerfassung aus dem Feld, zur M2M-Kommunikation, zum Informationsaustausch mit MES und ERP-Systemen sowie zur Anbindung an Clouddienste eingesetzt werden. In einem Uniqo-System können nicht nur die Daten, sondern auch die Funktionen der Anwendung geteilt werden, sodass ein externer OPC-UA-Client aktiv mit allen Funktionen des Projekts interagieren kann, zum Beispiel der Benutzerkonfiguration, Rezepten oder auch grafischen Ressourcen der Bildschirme.
Umsetzung in der Praxis
Die Lösung im Praxiseinsatz: Die Automatisierungslösungen von GEA Stiavelli können sowohl auf einer SPS als auch auf kundenspezifischer Elektronik basieren. Falls ein textuelles Ausgabeformat des SPS-Programms verfügbar ist, wird dieses als Eingabe eines C#-Designzeit-Skripts verwendet, das automatisch das gesamte Datenmodell in Q Studio erstellt. Auf diese Weise erzeugt eine Änderung im SPS-Programm automatisch die entsprechende Aktualisierung auf der HMI-Ebene.
Nachdem das Maschinendatenmodell definiert und erstellt war, wurden alle Informationen bereitgestellt, sodass die grafischen Objekte der Anwendung automatisch generiert werden konnten. Somit mussten die Grafiken für die verschiedenen Bildschirme nicht manuell entworfen werden.
Ein weiteres C#-Programm, das in Q Studio erstellt wurde, analysiert den Graphen des Datenmodells und instanziiert nach vordefinierten Regeln die grafischen Objekte, indem es sie in den Containern aggregiert und in einer strukturierten Weise anordnet. Dies gilt auch für das Navigationsmenü, das entsprechend des Datenmodells so aufgebaut ist, dass es mit den in der Maschine verfügbaren Optionen kompatibel ist.
Jede Änderung an der grafischen Darstellung des Projekts erfolgt nur durch die Aktualisierung des Datenmodells. Die Bedienoberflächen werden dann automatisch modifiziert, ohne dass die Grafiken der Objekte und Bedienelemente neu definiert werden müssen.
Die Anpassung durch die Maschinenbediener wird durch die Funktion der „Favoriten“ verwaltet. Parameter, Zustände und Befehle können als Favoriten markiert und zu einem speziellen Bereich der Benutzeroberfläche hinzugefügt werden. Ebenso lassen sich Befehle in der Fußzeile hinzufügen, sodass sie je nach individuellem Bedarf im Bereich „Schnellzugriff“ aufgerufen werden können.
Jedes grafische Steuerelement ist ein OPC-UA-Objekt mit einer eindeutigen ID, die es ermöglicht, über ein Zeigerinstrument darauf zu verweisen. Jeder Benutzer findet sich daher mit einer Liste von Zeigerdatensätzen verbunden, die Objekte im Projekt identifizieren. Diese befinden sich an verschiedenen Positionen und sind somit in einem leicht zugänglichen Bereich gesammelt. Die Verwaltung der Rezepte wurde unter Ausnutzung der grundlegenden Konzepte der Hierarchie zwischen den Objekten implementiert, sodass das Rezept der Anlage nicht nur die Parametrierungen dieser Ebene des Baums enthält, sondern auch die Zeiger auf die Rezepte der Abschnitte. Diese Architektur ermöglicht es auch, eine logische Steuerung der Rezeptdaten zu implementieren, die mit anderen Systemen mühsam oder gar nicht realisierbar wäre. Wenn der Benutzer ein Rezept vom HMI lädt, kann er prüfen, welche Parameter geändert wurden. Zudem kann er wählen, welche Parameter geladen und welche im Vergleich zu den im Rezept gespeicherten beibehalten werden sollen.
Das HMI-Projekt enthält mehrere Anwendungslogiken, die alle durch Uniqo-Net-Logic- Objekte realisiert wurden. Sie bieten ein leistungsfähiges Werkzeug zur C#-Programmierung und integrieren die nativen Funktionalitäten des Systems mit den spezifischen der Anwendung.
Als Beispiel hat GEA Stiavelli einen Algorithmus zur Generierung von Passwörtern mit täglich wechselnder Gültigkeit implementiert, die die Techniker im Feld für den Zugriff im Superuser-Modus verwenden.
Ein zweites interessantes Beispiel betrifft die Berechnung von Prozessstatistiken, wie Zeitmessungen und Ereig- niszählungen, die mit lokaler Logik am HMI durchgeführt und dann in „Flyout“-Containern angezeigt werden. Diese Container, die auf der rechten Seite der Oberfläche positioniert sind, scrollen nach dem Aufrufen über die aktuelle Seite und zeigen den Status der Anlagen sowie die entsprechenden Statistiken an.
Die vollständige OPC-UA-Architektur zeigt auch in diesem Fall ihre Vorteile: Die generierten statistischen Daten stehen den Managementsystemen des Unternehmens sofort zur Verfügung, um schließlich die Prozesseffizienz durch entsprechende KPI zu berechnen.