Transferprojekte

Selbstständig auf Standards basierende Informationsmodelle konfigurieren und Daten abbilden

Retrofitting Konzept und Demonstrator für Trocknungs- und Feuchtemesssysteme mit einem Industrie 4.0-Gateway

Digicolor erhält mehr und mehr konkrete Kundenanfragen für die Einbindung unterschiedlichster Peripheriegeräte in Industrie 4.0-Anwendungsszenarien. Spritzgießmaschinen bieten heute Industrie 4.0-konforme Schnittstellen und standardisierte Informationsmodelle an, z. B. EUROMAP auf Basis von OPC UA. Die Trockner von Digicolor nutzen das Kommunikationsprotokoll Modbus. Ziel des Projektes war es, die Trockungsanlagen mit einer Industrie 4.0-konformen OPC UA Schnittstelle auszustatten, die es Digicolor ermöglicht selbstständig auf Standards basierende Informationsmodelle zu konfigurieren und die Daten aus dem Modbus Protokoll in OPC UA abzubilden.

In dem Projekt wurden zunächst gemeinsam mit Digicolor die Anforderungen an ein Retrofitting der Modbus-RTU Schnittstelle festgehalten. Hier war für Digicolor besonders wichtig, dass das Retrofitting über OPC UA erfolgt und dabei die Euromap Companion Specification eingesetzt wird. Darüber hinaus war eine zentrale Anforderung ein offenes Gateway zu nutzen das die freie Programmierung des OPC UA Servers und die Abbildung der Modbus Daten auf diesen Server ermöglicht. Auf Grundlage dieser Anforderungen wurde ein Konzept erarbeitet, das die Abbildung 1 skizziert.

Kern der Lösung ist der offene RevolutionPi (Abbildung 2) der Firma Kunbus, der entsprechenden Funktionalitäten mitliefert, das Modbus-RTU Protokoll des Trockners auslesen zu können. Hier wurden auch andere Gateway-Lösungen betrachtet die aber aufgrund der Anforderungen nicht in Betracht kamen.

Damit Digicolor die OPC UA Informationsmodelle je nach Bedarf anpassen kann, konnte kein statischer OPC UA Server verwendet werden. Daher wurde eine Konfigurationssoftware (Abbildung 3 und 4) entwickelt, die es Digicolor ermöglicht, seine individuellen Informationsmodell auf das Modbusprotokoll des Trockners abzubilden und dieses voll automatisiert an den OPC UA Server zu übergeben. In der Konfiguration ist festgehalten welches Register aus dem Modbus-Protokoll auf welchen OPC UA Knoten abgebildet werden soll. Der im Rahmen des Projektes entwickelte OPC UA Server liest die Informationen aus und wendet die Konfiguration selbstständig an. Dabei versteht er auch wie die Modbuswerte interpretiert werden sollen und stellt die Daten direkt in der richtigen Form da. Das Informationsmodell, dass der Konfiguration zu Grunde liegt wird ebenfalls dynamisch geladen.

Im Anschluss steht Digicolor der OPC UA Server in der gewünschten Konfiguration zur Verfügung. Der flexible Ansatz ermöglicht es Digicolor sein Informationsmodell kontinuierlich an die neusten Companion Specifications von Euromap oder neue Trocknermodelle anpassen zu können. Durch den Einsatz von Euromap kann Digicolor direkt über ein standardisiertes OPC UA Informationsmodell mit den Spritzgieß- und Gummimaschinen kommunizieren.

Das Projekt ermöglicht Digicolor nun die Lösung in einem Produkt zusammen zu fassen und seinen Kunden anzubieten. Diese sind durch die Lösung in der Lage die Trockner von Digicolor in I4.0 standardisierter Form an Spritzgieß- und Gummimaschinen anzuschließen. Das erleichtert die Konfiguration und Durchführung der verbundenen Produktionsprozesse und stärkt die Marktposition von Digicolor erheblich

In einem nächsten Schritt kann Digicolor die nun durch ein Informationsmodell abgebildeten Daten zentral aufbereitet und zu Diagnose und Qualitätsverbesserung sowie Kontrolle nutzen. Hier ergeben sich Potenziale zur weiteren Zusammenarbeit.