Maschinenanbindung leicht gemacht: Process Communication Controller

Das Anbinden von Maschinen an das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA bringt viele Vorteile mit sich: mehr Transparenz, höhere Effizienz. Doch wie lassen sich Maschinen einfach an HYDRA anbinden? Was sind die gängigsten Arten der Maschinenanbindung?

Mehr als tausend Maschinen hat Erik Schostal, Produktmanager und Shopfloor Experte bei MPDV, bereits an das MES HYDRA angebunden. Darunter waren alte Anlagen wie eine Bohrmaschine aus dem 19. Jahrhundert oder hochmoderne Spritzgussmaschinen, die über standardisierte Schnittstellen verfügen und auf dem neuesten Stand der Technik sind. Um die Anlagen an HYDRA anzubinden, nutzte Schostal den Process Communication Controller (PCC) von MPDV, eine Datendrehscheibe zur universellen Maschinenanbindung, sowie Protokolle wie OPC UA. Darüber lassen sich Systeme verbinden, die nicht einheitlich kommunizieren.

Standardprotokoll zum Anbinden von Maschinen mit standardisierter Schnittstelle

„Über unseren PCC ist es beispielsweise mit dem OPC UA Protokoll innerhalb kürzester Zeit möglich, Maschinen mit einer standardisierten Schnittstelle an HYDRA anzubinden“, erklärt Schostal. OPC UA steht für Open Platform Communications Unified Architecture und ist ein Standardprotokoll, das die Kommunikation zwischen Produkten verschiedener Hersteller ermöglicht. Sowohl der Transport von Daten als auch Schnittstellen, Sicherheitsmechanismen und der semantische Aufbau der Daten lassen sich darüber spezifizieren. Dabei lassen sich Maschinendaten wie beispielsweise Messwerte, Sensordaten, Regelgrößen oder Steueranweisungen übertragen.

Der PCC nutzt verschiedenste Kommunikationstreiber wie den OPC UA Client, die es ermöglichen, unterschiedlichste Maschinentypen anzubinden und so normiert Daten in HYDRA bereitzustellen. Die Kommunikationstreiber fungieren dabei als eine Art „Übersetzer“. Denn sie bereiten die Daten so auf, dass der PCC diese zur Verwendung in HYDRA bereitstellen kann. HYDRA selbst macht aus den Daten brauchbare Informationen und stellt diese in Diagrammform dar. Neben standardisierten Protokollen wie OPC UA, MTConnect oder MQTT arbeitet der PCC auch mit branchenspezifischen Protokollen wie Euromap 63, einem Protokoll speziell für die Spritzgussindustrie. Mit der Development Suite von MPDV haben Nutzer darüber hinaus die Möglichkeit, eigene Kommunikationstreiber zu programmieren und mit dem PCC zu verbinden, sofern die Maschine keines der Standardprotokolle unterstützt.

IIoT Connector zum Anbinden älterer Maschinen ohne standardisierte Schnittstelle

Ältere Maschinen, die über keine standardisierte Schnittstelle verfügen, lassen sich mit dem IIoT Connector, einer speziellen Hardwarekomponente, einfach an HYDRA anbinden. Dafür wird der IIoT Connector an die Maschine angeschlossen. Der IIoT Connector stellt die erfassten Signale mittels OPC UA und MQTT zur weiteren Verarbeitung im PCC bereit, der die Daten in HYDRA zur Verfügung stellt. Der IIoT Connector erfasst sowohl analoge als auch digitale Eingangssignale. Damit unterstützt MPDV auch das Anbinden heterogener Maschinenparks.

Das digitale Signal

Zu den gängigsten Arten der Maschinenanbindung gehört das digitale Signal. Hier lässt sich lediglich zwischen Ja oder Nein unterscheiden. Also Ja, die Maschine produziert oder Nein, das Licht ist aus. Digitale Signale lassen sich über den IIoT Connector erfassen. Durch ein entsprechendes Signalmapping erhält das Signal in HYDRA eine Bedeutung. So wird aus dem Signal eine Information. Diese Art der Maschinenanbindung wird hauptsächlich im Bereich Maschinendatenerfassung oder bei älteren Anlagen eingesetzt.

„Im Gegensatz zu IoT Datensammlern machen wir in HYDRA aus den Daten Informationen. Denn letztendlich haben die Maschinendaten, die wir erfassen, also ob es jetzt ein einfaches Signal oder ein Fehler ist, innerhalb von HYDRA einen Kontext zu einer Ausschussmenge, einem definierten Status oder Prozesswerten. Viele IoT Datensammler verfügen über die Daten, wissen aber nicht, dass es sich bei den Informationen um Stückzahlen handelt. Wir machen aus den Daten brauchbare Informationen, die dem Werker Aufschluss darüber geben, wieviel Teile er beispielsweise produziert hat.“

Erik Schostal, Produktmanager und Experte für Shopfloor Integration bei MPDV

OPC UA für mehr Informationen

OPC UA ist eine offene Datenschnittstelle, die deutlich mehr Informationen transportieren kann als ein digitales Signal. Über OPC UA lassen sich alle Informationstypen erfassen. So lassen sich beispielsweise Zählerwerte oder Prozessdaten, Einstelldaten von Maschinen oder Auftragsdaten übertragen. Dazu zählen Informationen wie die Maschine produziert und hat innerhalb von 30 Minuten 40.000 Teile hergestellt.

Diese Form der Maschinenanbindung zählt zu den gängigsten Arten. OPC UA hat sich als der Datenaustauschstandard etabliert. Verbände wie der Bitkom und der Zentralverband der Elektroindustrie (ZVEI) empfehlen OPC UA als Kommunikationsprotokoll für Industrie 4.0.

Euromap 63 für Spritzgussmaschinen

Euromap 63 ist eine Schnittstelle speziell für den Spritzgussbereich. Hier haben sich Maschinenhersteller aus dem Spritzgussbereich auf einen Standard geeinigt. So lassen sich über Euromap 63 Spritzgussmaschinen aller Art einfach an HYDRA anbinden. Genau wie bei OPC UA ist es damit möglich, eine Vielzahl an Informationen zu übertragen.

Lücken aufdecken, Effizienz steigern

Erst kürzlich war Schostal bei einem Anwender vor Ort, um Anlagen an das HYDRA anzubinden. Darunter war auch eine Maschine, die in der Wahrnehmung des Kunden rund um die Uhr läuft. Nachdem die Maschine einen Tag lang an HYDRA angeschlossen war, stellte sich heraus, dass die Anlage über Nacht stand. „Das war ein Schlüsselerlebnis. Denn die Überraschung auf Seite des Kunden war groß, dass diese Kernmaschine eine ganze Nacht lang stand. Für mich hat es gezeigt, wie entscheidend es ist, Transparenz im Shopfloor zu haben, um möglichst effizient zu produzieren. Das Anbinden von Maschinen an HYDRA und das Erfassen von Informationen kann entscheidende Lücken aufdecken und so die Effizienz in der Produktion erheblich steigern“, sagt Schostal.

Zur Person

Erik Schostal ist Produktmanager bei MPDV und verantwortlich für das Thema Shopfloor Integration. In seiner Rolle berät er HYDRA-Nutzer beim Anbinden von Maschinen. Seit fast 20 Jahren arbeitet er bereits für MPDV. In dieser Zeit hat er tausende Maschinen angebunden. In seiner Freizeit beschäftigt sich Schostal gerne mit dem Thema Smart Home, der Vernetzung technischer Geräte wie Lampe, Fernseher oder Mähroboter.