Chytrá výroba začíná s ovladači DTM řízenými daty

Obrázek 1: Rozhraní správce typu zařízení (DTM) na bázi FDT a řešení pro konkrétní zařízení. Všechny obrázky poskytla skupina FDT Group Obrázek 1: Rozhraní správce typu zařízení (DTM) na bázi FDT a řešení pro konkrétní zařízení. Všechny obrázky poskytla skupina FDT Group

Správci typu zařízení (Device-Type Managers – DTM) využívající nový standard FDT 3.0 umožňují chytrou výrobu s běžnými sadami nástrojů komponent v integrovaném vývojovém prostředí (IDE), což minimalizuje technické práce, zjednodušuje certifikaci DTM a zkracuje dobu uvedení na trh.

Specifikace FDT 3.0 podporují platformu FDT IIoT Server (FITS), která je navržena tak, aby umožnila dodavatelům automatizace řídit operace chytré výroby. FDT (IEC 62453) umožňuje integraci zařízení a sítí do inženýrských nástrojů, například pro průmyslové řídicí systémy (ICS) a systémy správy výrobních prostředků. Zabezpečení FITS, server OPC Unified Architecture (UA) pro přístup k datům informačních a provozních technologií (IT/PT) a webový server pro mobilní a vzdálený přístup umožňují sjednocení obchodních modelů založených na informacích v celém výrobním odvětví. Klíčovou hnací silou funkcí chytré výroby FDT jsou správci typu zařízení (DTM) s novým standardem FDT 3.0.

Vývoj řešení pro chytrá zařízení založených na datech

Standard FDT/DTM je určen pro použití s jednoduchými i složitými přístroji a obsahuje aplikační software, který definuje všechny parametry a funkce obsažené v každém přístroji. Ovladač DTM obsahuje veškerá data, funkce a podniková pravidla specifická pro zařízení, jako je struktura zařízení, jeho komunikační schopnosti, vnitřní závislosti a struktura rozhraní člověk–stroj (HMI).

Standard FDT zahrnuje mnoho typů DTM, například DTM zařízení, DTM interpretu, univerzální DTM, komunikační DTM a DTM brány. Tyto DTM umožňují standardizovaný způsob komunikace při výměně informací nezávisle na výrobci, typu zařízení, systému nebo protokolu IT/PT, který se používá v aplikacích od malých desktopových prostředí až po celopodnikové serverové/cloudové architektury.

Současné DTM automaticky zpřístupňují data a informace o stavu zařízení prostřednictvím serveru OPC UA zabudovaného do serveru FDT, který se používá v architektuře FDT 3.0. Správu výrobních prostředků lze nyní nasadit jako cloudovou službu v rámci průmyslového internetu věcí (IIoT) nebo iniciativy Průmysl 4.0. Tato architektura zplošťuje pyramidu automatizace, takže jakákoli aplikace, která vyžaduje data ze zařízení, je může získat z OPC UA prostřednictvím DTM.

DTM v rámci DT 3.0 se dále vyvíjely přechodem na technologii Microsoft .NET Core a přechodem uživatelského rozhraní (UI) na webovou technologii, čímž se diverzifikovala prezentace informací o zařízeních souvisejících s výrobními prostředky. Použití webové technologie umožňuje serverové distribuované architektury, které zlepšují uživatelský komfort pomocí mobilních řešení a řešení vzdáleného přístupu.

Na rozdíl od DTM založených na dřívějších standardech FDT 1.2 nebo FDT 2.0 využívají DTM na bázi FDT 3.0 v rámci vývoje HTML 5.0 funkce dotykové obrazovky, které jsou nezbytné pro použití s tablety a chytrými telefony. To zajišťuje, že rozhraní pro dnešní mobilní zařízení je nedílnou součástí prostředí DTM.

CTL2104 MAG2 F3 IIoT FDT Fig2Obrázek 2: Zprávy mezi uživatelským rozhraním (UI) DTM a obchodní logikou jsou kódovány ve formátu JSON

Použití integrovaného vývojového prostředí

Se zavedením standardu FDT 3.0 vydala skupina FDT Group související sady nástrojů pro společné komponenty FDT 3.0 DTM, které mají komunitě dodavatelů pomoci nastartovat vývoj FDT pomocí integrovaného vývojového prostředí (IDE). Aktualizované společné komponenty FDT 3.0 DTM pomáhají minimalizovat technické úsilí, zjednodušit certifikaci DTM a zkrátit dobu uvedení na trh.

Když byly s normou FDT 2.0 poprvé představeny sady nástrojů pro společné součásti DTM, jejich hlavním účelem bylo zlepšit interoperabilitu a pomoci firmám zabývajícím se přístrojovou technikou urychlit vývoj DTM. Tato funkce byla v nástroji FDT 3.0 vylepšena a zároveň využívá desetiletí uznávaných zkušeností v oboru, které jsou součástí sady nástrojů.

Vylepšení společných komponent FDT pro standard FDT 3.0 zlepšila jejich snadné použití pro vývojáře DTM. Rozšířené možnosti sady nástrojů budou přínosem pro společnosti, které se snaží odlišit své produkty od konkurence. Tyto funkce mají uvolnit vývojové týmy DTM, aby se mohly soustředit na profily parametrů s přidanou hodnotou pro funkce zařízení, webové uživatelské rozhraní a další přizpůsobené funkce aplikace.

Nezávislost na platformě, přísné zabezpečení

Mezi vylepšené funkce FDT podporované společnými komponentami FDT 3.0 DTM patří nezávislost na platformě, pokročilé webové uživatelské rozhraní, automaticky podporovaná kompatibilita s OPC UA, přizpůsobená grafická parametrizace a přísné zabezpečení DTM.

Protože jsou společné komponenty FDT 3.0 DTM nezávislé na platformě, což umožňuje řešením založeným na FDT využívat multiplatformní funkce, lze je používat na předních počítačových platformách, jako jsou Apple, Linux a Microsoft Windows. Tento přístup umožňuje uživatelům zachovat preferované prostředí pro výrobu firmwaru zařízení a zároveň zajišťuje jednotný přístup k vývoji. Použití webové technologie navíc nyní umožňuje vytvořit skutečnou distribuovanou architekturu oddělením uživatelského rozhraní od serveru. Klient, server i DTM jsou „tenké“ a mohou být umístěny na libovolné platformě.

Společné komponenty FDT 3.0 DTM jsou zásadní pro řízení vývojových iniciativ zaměřených na vytváření informačních modelů OPC UA. S těmito nástroji je OPC UA pro DTM automaticky povoleno, což znamená, že není nutné žádné další kódování nebo práce. Nativní integrace OPC UA umožňuje publikovat data pro širokou škálu účelů. Koncoví uživatelé tak získají hotové řešení pro přístup k informacím DTM a jejich zpřístupnění cloudovým aplikacím.

Standard FDT 3.0 a jeho společné komponenty DTM podporují bezpečný postup nasazení DTM, který vývojářům umožňuje vytvářet balíčky a podepisovat DTM a zákazníkům nabízí jistotu, že byly testovány a certifikovány skupinou FDT. Aktualizovaná bezpečnostní opatření také zajišťují nepopiratelnost a důkaz o neoprávněné manipulaci, takže uživatelé si mohou být jisti zdrojem svých DTM a vědí, že jejich funkčnost nebyla změněna třetí stranou.

Zavádění obchodních modelů chytrých zařízení

Z obchodního hlediska umožňuje standard FDT 3.0 automatizačním společnostem zavádět obchodní modely DTM, které využívají výhod lepší interoperability, nativní podpory OPC UA, moderního webového uživatelského rozhraní poskytujícího možnosti přizpůsobení a mobilního přístupu, zjednodušené funkce certifikace DTM a cloudového úložiště a jednodušší vývojářské nástroje, které pomáhají zkrátit dobu uvádění chytrých produktů založených na DTM na trh.

Například společnosti, které používají společné komponenty DTM FDT 3.0, zaznamenají snížení nákladů a úsilí na vývoj a certifikaci DTM, protože společné komponenty obsahují tisíce řádků předem napsaného a otestovaného kódu, jenž zajišťuje shodu základního kódu DTM se standardem FDT. Sada nástrojů zbavuje vývojáře DTM nutnosti psát a ladit velké množství vlastního kódu. Nemusejí se již stávat odborníky na technologii FDT, ale mohou se soustředit na vylepšování svých produktů o pokročilé funkce.

Díky kombinaci společných komponent FDT 3.0 DTM s profily parametrů s přidanou hodnotou, které umožňují jedinečnou funkčnost a uživatelské rozhraní jejich zařízení, mohou vývojové týmy pokračovat v práci na vlastním řešení, aniž by se musely učit všechny technické nuance specifikace FDT. Soubory nápovědy pro společné součásti FDT 3.0 DTM poskytují pokyny pro optimalizaci vývojových činností DTM krok za krokem.

CTL2104 MAG2 F3 IIoT FDT Fig3Obrázek 3: Proces vývoje a certifikace FDT 3.0 DTM

Vzorové DTM, sada nástrojů pro společné součásti

Kromě toho mohou vývojáři využít vzorové DTM FDT 3.0, které ukazují, jak používat funkce a možnosti sady nástrojů společných komponent DTM FDT 3.0. Vzorové DTM obsahují základní funkce, které mohou vývojáři použít jako výchozí bod pro tvorbu DTM.

Společné komponenty také pomáhají dodavatelům zařízení, kteří chtějí migrovat stávající obchodní logiku FDT DTM 2.0 na podporu aplikací FDT 3.0. To je důležitý přínos pro organizace, které přecházejí na technologii FDT 3.0 a hledají způsoby, jak prezentovat informace DTM svým zákazníkům.

Robustní webové uživatelské rozhraní FDT 3.0 umožňuje otevřít DTM v jakémkoli prohlížeči, včetně mobilních zařízení, která mají pracovníci v provozu u sebe. Aplikace pro mobilitu jsou konkrétním příkladem, kde se projevuje síla DTM FDT 3.0. Společnosti mohou využívat standardizovanou platformu pro mobilitu této technologie jako součást svých servisních funkcí a pomáhat technikům na pracovišti řešit problémy pomocí vzdálené asistence.

Společné komponenty FDT 3.0 DTM také umožňují vývojářům řešit většinu testovacích případů zahrnutých do procesu certifikace DTM a zároveň eliminují potřebu testovat a ověřovat vlastní softwarové funkce. Díky předem napsanému základnímu kódu sady nástrojů je shoda automaticky povolena a není nutné procházet specifikace FDT, aby bylo možné implementovat shodný kód.

Vývojáři mohou spíše přizpůsobovat konkrétní funkce zařízení a kód webového uživatelského rozhraní. Společné součásti DTM FDT 3.0 také pomáhají s vývojem souborů manifestů a používají otevřený formát balíčků pro zjednodušení dodávání balíčků DTM.

Všechny certifikované DTM FDT 3.0 splňují doporučení NAMUR NE-107, které stanovuje, že provozovatelé potřebují jednoduchý a jednotný pohled na proces včetně stavu přístrojové techniky – bez ohledu na zdrojové zařízení – pro podporu strategií prediktivní údržby. DTM tak představují klíčový nástroj pro aplikace určené k zobrazení stavu provozních zařízení a následnému zlepšení pracovních postupů údržby.

Robustní DTM, cloudové funkce, urychlení

Díky dostupnosti společných komponent FDT 3.0 DTM a jejich schopnosti optimalizovat vývoj standardizovaných a kompatibilních DTM mohou dodavatelé zařízení dosáhnout mnoha důležitých technických a obchodních výhod. Zaprvé mohou poskytnout generaci robustních DTM splňujících očekávání zákazníků. Zadruhé mohou využít technologická vylepšení podporující éru průmyslové automatizace s propojením systému senzorů do cloudu v moderních průmyslových zařízeních. A nakonec mohou rychleji dodávat DTM na trh a následně zlepšit své hospodářské výsledky.

Tento článek byl původně publikován na webové stránce FDT Group. FDT Group je obsahovým partnerem vydavatelství CFE Media. Upravil Chris Vavra, ředitel pro webový obsah časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com