Een efficiënte overdracht van proces weeggegevens naar MES- of ERP-systemen van hoger niveau kan productieprocessen transparanter

Proceswegen

Proces weeggegevens integreren Witboek - industrieel wegen Een efficiënte overdracht van proces weeggegevens naar MES- of ERP-systemen van hoger niveau kan productieprocessen transparanter maken. Verhoogde transparantie kan het gebruik van bedrijfsmiddelen verbeteren, bedrijfskosten verlagen en het voldoen aan certificeringsnormen of industriële wetgeving vereenvoudigen. Het identificeren en invoeren van het meest effectieve systeem voor gegevensverzameling en - integratie kan een uitdaging zijn, vooral in een traditioneel productiebedrijf. Dit witboek onderzoekt de uitdagingen die het integreren van weegprocessen met zich mee brengt en biedt aandachtspunten bij het definiëren van productielimieten en doelen. Wanneer deze punten in overweging worden genomen, beantwoorden voorgenomen weeg- en communicatieoplossingen eerder aan gestelde doelen en produceren ze een beter meetbare ROI.

Inhoud 1. Uitdagingen definiëren op het gebied van data-integratie 2. Doelen van data-integratie bepalen 3. Oplossingen met data-integratie 4. Best practices voorstellen 5. Troubleshooting bij data-uitwisseling 6. Samenvatting 7. Extra hulpmiddelen

Proceswegen

1. Uitdagingen definiëren op het gebied van data-integratie Uitdagingen waar producenten mee worden geconfronteerd bij het effectief integreren van weeggegevens in een geautomatiseerd ERP/ MES-systeem: snelheid - het vermogen om betrouwbare “gefilterde” weeggegevens te leveren aan een hoger automatiseringssysteem bij applicaties met hoge snelheid (zoals zeer nauwkeurig afvullen), zodat de productie-instellingen kunnen worden aangepast. flexibiliteit - mogelijkheid voor het communiceren van informatie die het wegen beïnvloedt, zoals nauwkeurigheid, grondstoffenverbruik en productiefactoren zoals product ID, streefgewicht, tarragewicht, weegschaalstatus, operatorberichten en foutmeldingen. kosten - mogelijkheid om gegevens uit meerdere weegschalen integreren in één geautomatiseerd systeem. beperkingen apparatuur - voorzien in- of vervangen van apparatuur met nieuwe besturingen, die automatisering mogelijk maken. ongunstige omstandigheden hogedrukreiniging; explosieve/corrosieve omgevingen; veel trillingen; elektromagnetische interferentie en/ of extreme temperaturen.

2. Doelen van data-integratie bepalen Voorafgaand aan het selecteren van een weegterminal/ communicatiesysteem, moet men de doelen van data-integratie bepalen. Typische vragen hiertoe zijn: • Welk soort informatie zal worden gecommuniceerd tussen de weegterminal en het automatiseringssysteem? • Wie of wat heeft de gegevens nodig en waarom? • Wat zorgt ervoor dat gegevens worden verstuurd en hoe vaak vindt deze communicatie plaats? • Wat zijn de huidige vereisten van het gegevensformaat? Zijn deze bespreekbaar? • Wat is het type communicatiemiddel? Is dat bespreekbaar? Sommige van deze vragen zijn strategisch van aard; welk type informatie is vereist, door wie en voor welk doel? Wanneer deze vragen eenmaal zijn beantwoord, kunnen de resterende oplossingen worden onderzocht met als doel het verhogen van performance. Dit verhoogt de kans dat de uiteindelijke procesintegratie een meetbare en snelle ROI zal opleveren.

3. Oplossingen met dataintegratie Wanneer PLC-besturing wordt overwogen, kan het type bus interface de weegapparatuur beïnvloeden. De keuze van een PLC bus netwerk is gebaseerd op factoren als het bus type dat wordt geleverd door de automatiseringsleverancier, het aantal benodigde nodes, het type apparaat/ de hoeveelheid netwerkgegevens, de gewenste snelheid van dataoverdracht en het projectbudget. Een leverancier van automatiseringsapparatuur zal de voor- en nadelen op een rijtje zetten van de verschillende typen netwerken. Mogelijkheden als: • het uploaden van streefgewichten naar de weegterminal • het verzamelen van kalibratieinformatie en/ of kalibratie via een PLC-programma, en • statistieken over het weegschaalgebruik zijn alle realiseerbaar met de juiste weegterminal. Weegdoelen zoals algemene procesnauwkeurigheid en afvulsnelheid, samen met het

Deskundig beheer van de werkingsomstandigheden voor weegsysteem, - waarbij niet wordt ingeboet op nauwkeurigheid en communicatie met hogere systemen- kan helpen bij het vaststellen van productielimieten. Vervolgens kan in combinatie met de doelen van data-integratie, de meest geschikte weegapparatuur en datacommunicatieoplossing worden uitgekozen. ­METTLER ­TOLEDO

Proceswegen

2

Proceswegen

gekozen PLC bus netwerk, zullen bepalen welk type weegterminal en interface vereist zijn. Als PLC data-integratie geen vereiste is, wordt PC-gebaseerde seriële of Ethernet TCP/IP datacommunicatie een optie. Ethernet TPC/IP systemen maken eenvoudiger gebruik van draadloze datacommunicatie dan PLC-systemen. OPC-interfaces kunnen weeggegevens integreren via een andere OPC-applicatie. OPC levert een gestandaardiseerd dataformaat, dat de integratie- en supportkosten kan verlagen, de complexiteit van het systeem vermindert en de ontwikkeling van het industriële automatiseringsproject versnelt. In de leveringsomvang van METTLER TOLEDO, wordt voorzien in een vergelijking op hoofdeigenschappen van PLC en TCP/IP systemen.

4. Best practices voorstellen Best practices voor het integreren van weegterminals in hogere systemen volgen de adviezen van de automatiseringsleverancier. Hoewel de best practices voor alle types netwerken buiten het aandachtsveld van dit witboek valt, volgen hier een aantal voorbeelden van

Communicatiemethode

Vereisten/ beperkingen

Primaire weeggegevens via seriële of Ethernet TCP/IP

• Standaard gegevensformaat met vooraf gedefinieerde, beperkte gegevenssets. •“Afdruksjablonen” opgeslagen in weegterminal en gecommuniceerd naar externe hardware • OPC-server communiceert het format van de weeggegevens

Primaire weeggegevens via 4-20ma of 0-10VDC signaal

• Beperkte communicatie van gewicht en/of snelheid • Vereist aparte communicatie tussen controlesysteem en weegterminal voor functies als nulstellen of printopdrachten

Weeggegevens via PLC veldbus, • Vereist PLC hardware/ programma bv. EtherNet/IP™, Profibus® DP voor het integreren van gegevens • De mogelijkheden van de PLC interface beperken de grootte van het datapakket/ de gegevens. • Productiecertificaat

best practices voor het invoeren van ethernet-gebaseerde netwerken zoals EtherNet/IP™, Modbus TCP™ of ProfiNet®. Industrieel netwerk t.o. kantoornetwerk Bij het ontwerp van een industrieel netwerk spelen andere punten

een rol dan bij het ontwerp van een kantoornetwerk. Dataverkeer tijdens programmering, configuratie en diagnostiek via EtherNet/ IP™, evenals tijdens uitwisseling van niet-tijdgebonden gegevens, is doorgaans van lage snelheid en vindt zelden plaats. Binnen een productieproces bestaat dataverkeer tijdens tijdgebonden gegevensuitwisseling echter voornamelijk uit UDP/IP Unicast en Multicast pakketten. IP Multicast dataverkeer gegenereerd in een EtherNet/IP netwerk is van hoge snelheid en kleine omvang, en vindt continue plaats. Wanneer een EtherNet/IP subnetwerk wordt aangesloten op een industrieel netwerk, dient de continue overdracht van Multi-cast gege­METTLER ­TOLEDO

Proceswegen

3

4,000 3,500 3,000

Proceswegen

2,500 2,000 1,500 1,000 500 0

2007

2008

2009

2010

2011

2012

De populariteit van Ethernet gebaseerde apparatuur neemt toe dankzij de verhoogde snelheid, grotere bandbreedte, gangbare onderdelen en de eenvoudige installatie.

Leveringen van Industriele Ethernet Componenten (duizenden eenheden) ©2008 ARC Advisory Group

venspakketten te worden vermeden. Hoewel de doorlopende informatiestroom vanuit het subnetwerk wenselijk kan zijn voor geoptimaliseerd wegen, kan het een multicast informatiestroom veroorzaken die de performance van het totale netwerk aantast of zelfs beschadigt. Optimaliseren van industrieel EtherNet/IP Rockwell Automation heeft de volgende aanbevelingen gedaan voor het optimaliseren de netwerkperformance met behulp van EtherNet/IP. Kies waar mogelijk voor Unicast EtherNet/IP communicatie. Unicast I/O voor EtherNet/IP zorgt voor directe point-to-point communicatie tussen twee apparaten binnen een netwerk. Deze communicatie is efficiënter wanneer I/O gegevens niet beschikbaar hoeven te zijn op meerdere apparaten. Meer informatie over Unicast t.o. Multicast communicatie kunt u vinden in de ODVA publicatie 70, “Recommended Functionality for EtherNet/IP Devices,”. U krijgt toegang tot deze informatie door te klikken op de links onderaan dit witboek. Minimaliseren van belasting van het apparaat wegens ongewenst IP multicast dataverkeer. Afhankelijk van de configuratie van het subnetwetwerk en de aansluiting van de apparatuur, kan dit doel

worden bereikt met behulp van gereguleerde Ethernetschakelaars die virtual LANs (VLANs) en IP multicast routing ondersteunen. Minimaliseren van belasting bij het schakelen wegens ongewenst IP multicast dataverkeer. Gebruik volledige duplexschakelaars voor het regelen van het industriële netwerk, die geschikt zijn voor IGMP (Internet Group Multicast Protocol) snooping, port mirroring, VLAN set-up, SNMP statistische informatie, blokkering IPadres, automatisch herstellen van configuraties, regulering van informatiestromen per port broadcast/ multicast, spanning tree protocol (STP) en frame prioritization. Beperk overbelasting van het netwerk wegens ongewenst binnenkomend IP multicast dataverkeer/ blokkeer IP multicast dataverkeer dat wordt gegenereerd binnen het EtherNet/IP subnetwerk tegen overdracht in het grotere industriële netwerk. Bij het inrichten van een industrieel netwerk gaat de voorkeur uit naar netwerk kabelconnectors met beschermingsgraad IP67 en verhoogde temperatuurwaarde tot 80°C. CAT6 of CAT6a beveiligde kabels voor de industrie dienen voor gebruik in zeer luidruchtige omgevingen. In sommige gevallen kunnen geaarde metalen elektriciteitskabels elektrische interferentie

minimaliseren. Een goede aarding is belangrijk bij het voorkomen van lussen die communicatieuitval of signaal interferentie veroorzaken. Het gebruik van een door de PLCleverancier verstrekte testcode of andere integratiehulp zoals de Add-on-Profiles (AOPs) en de Add-on-Instructions (AOIs) van Rockwell Automation kunnen het integreren van apparatuur in een geautomatiseerd netwerk vereenvoudigen en programmeerfouten minimaliseren.

5. Verbindingsproblemen oplossen Problemen oplossen met datacommunicatie bij een weegterminal en geautomatiseerde systemen is afhankelijk van de gebruikte communicatiemethode. Bij een seriële of EtherNet TCP/IP interface kan een eenvoudige verbinding met een PC applicatie als HyperTerminal de overdracht van standaard weeggegevens controleren via de communicatiepoort van de weegterminal. Problemen met een Ethernet netwerk hebben meestal te maken met: • communicatiemiddelen (kabels, aansluitingen, netwerkkaarten), • software-instellingen/ netwerkconfiguratie en • performance netwerksignaal. Bij het oplossen van problemen met communicatiemiddelen maken ­METTLER ­TOLEDO

Proceswegen

4

Proceswegen

technici gebruik van verschillende instrumenten zoals TDR (time domain reflectometer)-apparatuur, handmatige netwerktesters en kabeltesters. Bij PLC-gebaseerde systemen wordt PC-gebaseerde simulatiesoftware geleverd voor het zien en controleren van de datacommunicatie, afkomstig van een PLC-poort van de weegterminal. LED’s op de communicatie-PCB leveren primaire informatie met betrekking tot de performance. Het tijdelijk bypassen van het PLCapplicatieprogramma en direct wegschrijven naar output-commands en datawoorden, kan ook veel problemen oplossen. Troubleshooten van de weegterminal kan ook via externe toegang tot het configuratiebestand van de weegterminal of door fout-logs en diagnostische webpagina's te tonen.

6. Samenvatting Efficiënte overdracht van procesgegevens naar MES- of ERP-systemen van hoger niveau kan samen met intelligente weegplateaus/ systeemupgrades: • het beheer van productieprocessen verbeteren, • het gebruik van middelen optimaliseren, • bedrijfskosten verlagen en • een meetbare ROI genereren. Het bepalen van heldere doelstellinNederland Mettler-Toledo B.V. Franklinstraat 5 4004 JK Tiel Tel. + 31 344 63 83 63 Fax + 31 344 63 83 90 [email protected]

gen – hetzij intern uitgevoerd, dan wel met de hulp van weegprocesspecialisten – kan ervoor zorgen dat investeringen in hard- en software de beoogde procesverbeteringen opleveren. Overwegingen bij een voorgenomen systeemupgrade: • Processnelheid (bv. bij snelle vulprocessen), die de snelheid van gegevensuitwisseling beïnvloedt; • Bestaande apparatuur en potentiële verbindingsmogelijkheden; • Beschikbaar budget; • Ongunstige productieomstandigheden, zoals hogedrukreiniging, bijtende chemicaliën, explosiegevaarlijke omgevingen en extreme temperaturen; • De gegevens; wie/wat heeft deze nodig, waarom en in welk formaat? • Is een PLC verbinding noodzakelijk of werkt een seriële of ethernetaansluiting TCP/IP-naar-PC? Tenslotte, vereist het oplossen van problemen met een ethernetnetwerk de kennis van communicatiemiddelen, configuratie en signaalperformance. Sommige leveranciers bieden PC-gebaseerde simulatiesoftware voor het controleren van de datacommunicatie afkomstig van een PLC-poort van de weegterminal. Leveranciers kunnen helpen met het vergelijken van verschillende weegplateaus en communicatieoplossingen.

7. Extra hulpmiddelen Meer informatie over communicatiemogelijkheden, dataformaat en veldbus-specifieke vereisten voor weegterminals van METTLER TOLEDO is beschikbaar op www. mt.com. Via de volgende links vindt u algemene en specifieke informatie van de leverancier die u kunt helpen bij het optimaliseren van geautomatiseerde processen met wegen. • METTLER TOLEDO: www.mt.com/terminals • Rockwell Automation Integrated Architecture Tools: www.rockwellautomation.com/ solutions/integratedarchitecture/ resources4.html#Termination • Rockwell Integrated Architecture Builder software: www.rockwellautomation.com/ en/e-tools/configuration.html • ODVA DeviceNet™ Library: www.odva.org/default.aspx? tabid=73 • ODVA EtherNet/IP™ Library: www.odva.org/default.aspx? tabid=76 • Profibus/ProfiNet®: www.profibus.com • Network Analyzer: Wire Shark, www.wireshark.org; Fluke Networks: www.flukenetworks.com • Kepware OPC: www.kepware.com

België N.V. Mettler-Toledo S.A. Leuvensesteenweg 384 1932 Zaventem Tel. + 32 2 334 02 11 Fax + 32 2 334 03 34 [email protected]

www.mt.com Voor meer informatie Technische wijzigingen voorbehouden © 02/2011 Mettler-Toledo AG