Digitalsierung

OPC UA Standards für die digitalisierte Kunststoffverarbeitung

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Insgesamt drei OPC UA Companion Specifications sind für Kunststoff- und Gummimaschinen mittlerweile veröffentlicht. Weitere stehen in den Startlöchern (Bild: Euromap)
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OPC UA hat als erstes die kunststoffverarbeitende Industrie erreicht: Im Mai 2018 wurden mit Euromap 83 und Euromap 77 die ersten Standards verabschiedet. Seitdem ist ein weiterer gefolgt – und neue stehen in der Warteschleife.

Sabine Koll
Journalistin in Böblingen

Mit Euromap 83 wurde im Frühjahr vergangenen Jahres zunächst eine Basis für alle weiteren OPC UA Companion Specifications, die Kunststoff- und Gummimaschinen betreffen, gelegt: Informationsblöcke und Funktionalitäten, die durch eine Arbeitsgruppe identifiziert wurden, aber potenziell auch für andere Kunststoff- und Gummimaschinen verwendet werden können, werden in der Euromap 83 definiert.

Der Gedanke dabei ist, dass Objekttypen, die für verschiedene Maschinen und Anwendungen genutzt werden, nur einmal definiert werden. Für die konkreten Anwendungen – also zum Beispiel Verbindung von Spritzgießmaschinen zu MES-System – werden dann spezifische Companion Specifications ergänzt. Dadurch ist Euromap 83 eine wachsende Bibliothek mit wiederverwendbaren Typdefinitionen. Sichtbar wird dies durch neue Releases, die seit der Erstveröffentlichung erschienen sind: Release-Kandidat 1.02 wurde am 1. November 2019 veröffentlicht.

Kommunikation zwischen Spritzgießmaschinen und Leitrechner/MES

Gleichzeitig mit Euromap 83 erschien Euromap 77. Der OPC-UA-basierte Standard regelt den Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschinen und Leitrechner beziehungsweise Manufacturing Execution System (MES). MES werden verwendet, um durch die Spritzgießmaschine generierte Informationen an einen zentralen Punkt zur einfacheren Qualitätssicherung, Auftrags- und Datensatzverwaltung zu bündeln. Das Ziel ist die Bereitstellung einer einheitlichen Schnittstelle für Spritzgießmaschinen und MES verschiedener Hersteller, um deren Kompatibilität zu sicher zu stellen.

Die folgende Funktionaltäten sind in Euromap abgedeckt:

  • Allgemeine Informationen über die Spritzgießmaschine (Hersteller, Modell, Seriennummer…), aktuelle Konfiguration und Status der Maschine einschließlich der Werkzeuge, Einspritzeinheiten, Antriebe
  • Logbuch für relevante Änderungen an der Maschine
  • Auftragsverwaltung: Information über an der Maschine laufende Aufträge, Prozessparameter der Produktionszyklen, Methoden um Aufträge vom MES zur Maschine zu senden und die Produktion frei zu geben.
  • Einstelldatensatzverwaltung: Spitzgießmaschinen speichern ihre Konfiguration in so genannte Einstelldatensätzen. Diese enthalten Informationen zu Prozesssollwerten (Zeiten, Temperaturen, Drücke …) bezogen auf die Spritzgießmaschine, aber auch für installierte Handhabungssysteme. Euromap 77 erlaubt den Transfer von Datensätzen zwischen Spritzgießmaschinen und MES, um eine zentrale Datenbank zu bilden.

Euromap 77 ermöglicht die digitale Kommunikation, die für Industrie 4.0-Anwendungen in der Produktion heute unerlässlich ist. Zudem können damit Maschinen unterschiedlicher Hersteller mit deutlich reduziertem Aufwand vernetzt werden – zum Beispiel für das Monitoring, die Prozessdatenerfassung oder das Jobmanagement.

Schnittstellen für verschiedene Peripheriegeräte

Im Januar 2019 wurde mit der Euromap 82.1 der erste Standard der Euromap 82 Serie veröffentlicht. Generell definiert die Euromap 82 Serie OPC-UA-basierte Schnittstellen für Peripheriegeräte für Kunststoff- und Gummimaschinen. Euromap 82.1 bezieht sich dabei auf Temperiergeräte. Euromap 82.2 definiert die Schnittstelle für Heißkanalgeräte, Euromap 82.3 für Dosiersysteme für Flüssigsilikon (LSR). Für die beiden letztgenannten OPC UA Companion Specifications gibt Euromap die erste Jahreshälfte 2020 als Termin für die finale Version an. Seit 1. November liegen für beide neue Release-Kandidaten zum Download bereit.

Für alle drei Gerätetypen sind folgende Funktionalitäten im Standard abgedeckt: Allgemeine Informationen zum Gerät, Statusinformationen und Prozessdaten. Sicherheitsrelevante Signale wie Not-Halt sind indes nicht enthalten.

Datenaustausch in der Extrusion

Seit Anfang November ist zudem ein Release-Kandidat für die Euromap 84 Serie verfügbar, welches OPC-UA-basierte Informationsmodelle für die Extrusion bereitstellt. Die verschiedenen Teile betrachten die Extrusionslinie als Ganzes sowie die einzelnen Komponenten.

Für den Informationsfluss zwischen den einzelnen Komponenten einer Extrusionslinie zu einem übergeordneten MES sind verschiedene Architekturen möglich. Mit den getrennten Informationsmodellen für die verschiedenen Komponenten einer Extrusionslinie sind drei verschiedene Szenarien (und Kombinationen davon) möglich:

  • Jede Komponente hat ihren eigenen OPC-Server und ist direkt mit dem MES verbunden.
  • Eine Liniensteuerung sammelt Daten von allen Komponenten und leitet diese an das MES weiter. Der Datenaustausch zwischen der Liniensteuerung kann dabei durch OPC UA, aber auch mithilfe anderer Technologien (wie Feldbus, Euromap 27) erfolgen.
  • Die Liniensteuerung ist im Extruder integriert.

In Euromap 84 werden zunächst grundsätzliche Festlegungen getroffen, und die Extrusionslinie wird als Ganzes modelliert. Dies dient vor allem der Überwachung der Gesamtproduktion (zum Beispiel Durchsatz, Produktqualität, Energieverbrauch) und der Verwaltung der Produktionsaufträge.

Gerade bei letzterem war ein neues Konzept notwendig, da sich die vorhandene Modellierung der Auftragsverwaltung aus der Spritzgusswelt nicht auf die Extrusion übertragen ließ. Anschließend werden die verschiedenen Komponenten einer Extrusionsanlage in separaten Teilen betrachtet, um alle wichtigen Prozessparameter erfassen zu können.

OPC UA: Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschinen und Roboter

Und schließlich ist für die erste Jahreshälfte 2020 der Release-Kandidat für Euromap 79 anvisiert: Dieser Standard beschreibt die OPC-UA-basierte Schnittstelle zum Datenaustausch zwischen Spritzgießmaschinen und Robotern verschiedener Hersteller. Darin werden folgende Funktionalitäten bereitgestellt:

  • Austausch von Signalen, um Kollisionen zu verhindern
  • Signale für den sicheren Start der automatischen Produktion
  • Positionssignal von der Spritzgießmaschinen bezogen auf die Position der Werkzeuge, Kerne, Auswerfer und zusätzlichen Achsen, so dass der Roboter seine Bewegungen darauf abstimmen kann
  • Freigabesignale vom Roboter von Bewegungen der Spritzgießmaschinen, in Abhängigkeit von der Roboterposition zu erlauben/zu sperren
  • Teileverfolgung
  • Signale von Spritzgießmaschinen zur Verfügbarkeit von Teilen in den Werkzeugen
  • Signale vom Roboter über eingesetzte und entnommene Teile
  • Teilequalität
  • Signale von Spritzgießmaschinen zur Teilequalität, soweit durch die Maschine beurteilt
  • Signale von Spritzgießmaschinen zur Teilequalität, soweit sie durch den Roboter (zum Beispiel durch angeschlossene Inspektionssysteme) beurteilt werden.

www.euromap.org

Mehr über die verschiedenen Entwicklungen bei OPC UA (Titelthema medizin&technik Nov 2019)

Wie OPC UA die Automatisierung vereinfacht, auch in der Medizintechnik


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