Kontrol Cerdas & Perangkat Lunak HMI: Memberdayakan Insinyur Membangun Jaringan IIoT Generasi Depan

Marissa Tucker Parker Hannifin berbicara dengan Senior Editor Patrick Waurzyniak

Marissa, apa peran motion controller dalam Industrial Internet of Things [IIoT], dan perangkat lunak apa yang terlibat?

Saya akan melangkah lebih jauh dari motion controller dan mengatakan bahwa programmable automation controller [PAC] memerankan peran terbesar dalam IIoT. Itu karena, selain memiliki logika mesin, PAC menyertakan kontrol motion sebagai bagian dari rutin mereka dan sering memiliki human-machine interface [HMI] yang tertanam, juga. Keindahan pendekatan ini adalah bahwa program tidak perlu berbagi tag antara perangkat karena komponen berada pada perangkat yang sama menggunakan logika yang sama. Ini tidak hanya menghemat waktu pemrograman, tetapi juga memfasilitasi kemampuan IIoT.

Ini adalah contoh: Position error—yang dulu sangat spesifik untuk motion controller—secara otomatis dapat diakses oleh HMI yang tertanam. Jika HMI yang tertanam memiliki kemampuan web-server, yang dimiliki banyak di antaranya, HMI dapat segera mengirimkan peringatan kepada operator lokal dan juga kepada manajer pabrik melalui e-mail atau SMS [short message service]. Ini jauh lebih baik dari pendekatan tradisional di mana motion controller mengirim error ke PLC [programmable logic controller], lalu PLC harus memproses data hanya untuk mengirimkannya ke HMI—yang mungkin memiliki atau tidak memiliki web server. Transfer data kompleks antara perangkat ini dihilangkan, karena logika ditulis pada satu perangkat lunak pemrograman yang diunduh pada satu perangkat hardware. Ini sangat erat terintegrasi sehingga Anda dapat dengan mudah mendapatkan informasi di mana saja.

Memastikan bahwa pengembang yang membuat HMI yang tertanam dapat membuat berbagai grup pengguna dan kredensial sangat penting. Ini memungkinkan programmer untuk membuat instance kustom dari HMI, tergantung pada pengguna.

Kemudahan aliran informasi dalam mesin penting, tetapi begitu juga kemudahan aliran informasi antara mesin. Standar pemrograman IEC 61131-3 memastikan bahwa mesin yang dikembangkan oleh satu produsen berbicara bahasa yang sama dengan yang digunakan oleh produsen lain. Ini sangat menguntungkan integrator karena mereka dapat dengan lebih mudah membuat dua sistem mesin berbeda berkomunikasi satu sama lain, langkah yang diperlukan menuju IIoT. Organisasi seperti OMAC [Organization for Machine Automation and Control], yang mempromosikan standar PackML, membawa IEC 61131-3 ke tingkat berikutnya dengan tidak hanya merekomendasikan bagaimana sistem harus diprogram tetapi juga dengan mengembangkan sekelompok tag standar yang harus dibuat tersedia mesin kepada mesin lain dalam jaringan.

Bagaimana dengan perangkat tingkat rendah, seperti valve pneumatik dan sensor posisi? Bukankah semuanya seharusnya menjadi bagian dari IoT?

Tantangannya adalah mengambil data dari perangkat tingkat rendah dan mengubahnya menjadi informasi yang berguna. Salah satu pendekatan adalah melakukan pemrosesan pada tingkat perangkat ini dan kemudian mengirimkan hasilnya melalui bus kontrol berkinerja tinggi atau langsung ke cloud. Pendekatan ini sangat mahal dan tidak membantu mengumpulkan atau memusatkan data. Sebaliknya, kami melihat pertumbuhan besar dalam popularitas IO-Link, protokol berbasis serial yang dapat mengumpulkan data dasar dari sensor suhu, solenoid, manifol valve pneumatik, dll., tanpa overhead yang mahal.

Dengan meninggalkan bus sederhana, data ini dapat dikumpulkan dan dibuat berguna dengan memproses pada PAC atau PLC yang harus ada dalam setiap sistem mesin. Dengan memilih PAC, yang juga memiliki HMI yang tertanam untuk web publishing, pengguna kemudian dapat mengambil informasi tersebut dan memasukkannya ke jaringan, di mana pun perlu pergi. Bayangkan sistem pneumatik dengan sensor yang terus memantau suara dalam desibel. Satu-satunya data yang perlu dikirim ke PAC IO-Link adalah dB saat ini. PAC dapat memiliki function block IEC 61131-3 kustom yang dikembangkan oleh produsen yang mungkin bekerja pada beberapa kontroler. Function block ini mungkin memeriksa apakah ada pola aneh dalam derau, untuk mengatakan, 'Ah, mungkin ada bocoran.' Programmer dapat mengambil peringatan itu dan mengirim pesan kepada pengguna tingkat pemeliharaan HMI sebelum sistem pneumatik gagal.

Bagaimana informasi tersebut menuju ke cloud, dan bagaimana dengan perangkat lunak yang terlibat?

Masih ada perbedaan besar antara lantai produksi dan IT. Khususnya untuk perusahaan manufaktur dengan beberapa fasilitas di berbagai negara bagian, atau negara, menyimpan data di server eksternal atau cloud adalah ideal. Dari sisi perangkat lunak, pemasok komponen perlu membantu membuat hidup pembuat mesin semudah mungkin saat bekerja sama dengan IT.

Sebagian besar pembuat mesin nyaman memprogram PLC atau PAC dalam bahasa IEC atau serupa, jadi perusahaan harus mencari produsen yang mengambil pendekatan terintegrasi untuk kontrol mesin untuk membuat aliran informasi mudah tetapi juga membuatnya mudah untuk berbagi informasi tersebut ke server IT. Standar lain yang dihasilkan dari Eropa adalah OPC-UA [OPC Unified Architecture]. Protokol client-server ini telah berekspansi secara signifikan, memungkinkan cara universal untuk mentransfer data baik machine-to-machine, machine-to-SCADA, atau machine-to-server. Karena fleksibilitasnya, OPC-UA dengan cepat menjadi standar IoT. Cari supplier yang memiliki alat perangkat lunak bawaan untuk dengan mudah membuat koneksi OPC-UA dalam hanya beberapa klik dan memungkinkan developer untuk berbagi data dengan mudah dengan berbagi beberapa tag dalam program IEC 61131-3. Setelah tersedia di server, biarkan IT yang mengurus sisanya.

Apakah informasi berguna di cloud? Bagaimana data kritis sampai ke tangan operator, di lantai produksi?

Itu tergantung pada kasus penggunaan. Siapa pun yang memikirkan IIoT, apakah operator mesin, OEM pembuat mesin, atau pemilik pabrik, harus terlebih dahulu mengembangkan kasus penggunaan. Sebuah manajer lantai produksi, misalnya, mungkin ingin informasi overall equipment effectiveness [OEE]. Jenis informasi ini biasanya bukan sesuatu yang akan dibagikan kepada masyarakat yang lebih luas, jadi terbaik untuk menggunakan server internal. Namun, manajer lantai produksi seringkali jauh dari mesin, atau tidak di meja mereka, tetapi masih perlu melihat OEE. Kasus penggunaan mengarah pada solusi: Jika mesin memiliki HMI yang tertanam dengan web server, pengguna dapat terhubung padanya dari platform iOS atau Android, memasukkan kredensialnya, dan melihat OEE mesin, tanpa cloud eksternal yang diperlukan. Jaringan di pabrik ini sering disebut sebagai komputasi 'fog'.

Contoh lain adalah agen pembelian yang perlu memantau data yield untuk banyak garis pabrik di banyak lokasi. Server eksternal adalah satu-satunya jawaban. Untuk meminimalkan risiko Mengekspos informasi sensitif perusahaan, program mungkin hanya menerbitkan total output, bukan yield. Meskipun solusi ini memerlukan penggunaan server cloud, ini menggambarkan kebutuhan untuk menggunakan kekurangan saat mengirim data apa pun ke server eksternal untuk dua alasan: umumnya, itu kurang aman daripada menyimpannya di jaringan internal atau 'fog', dan sebagian besar paket menagih perusahaan untuk mengirim dan menyimpan data di cloud eksternal.

Pemasaran telah melakukan pekerjaan yang bagus dalam mempromosikan Industry 4.0, tetapi setiap pengguna perlu mundur dan bertanya, 'Bagaimana saya dapat menggunakan informasi ini?' Cloud mungkin tidak seperluan yang Anda pikirkan.

Bukankah konektivitas semuanya ini meningkatkan biaya?

Itu bisa, tetapi tidak harus. Di sanalah biaya mahal adalah tiga atau empat tahun ke depan, ketika perusahaan Anda siap untuk IoT, tetapi Anda menentukan perangkat yang membuatnya sulit atau mustahkil untuk berkomunikasi melalui web server atau OPC-UA, atau Anda memilih desain terpadu tradisional daripada PAC single-machine yang membuat aliran data jauh lebih mudah. Untuk mengurangi kesalahan ini, Anda dapat membeli sensor yang sangat mahal yang beralih dari kontrol suhu langsung ke cloud eksternal, melewati semua perangkat lain pada mesin. Dari sana, Anda akan harus memprogram seluruh lapisan atau situs web yang disesuaikan menggunakan perangkat lunak orang lain untuk membuat data berguna. Anda tidak ingin menjadi orang ini.

Alih-alih, terapkan IIoT dengan cerdas: buatlah sebagai bagian dari desain mesin sejak Hari Pertama. Jika Anda membangun aplikasi baru, Anda berada dalam posisi yang sempurna untuk bertransisi, bahkan jika itu bukan sesuatu yang dipertimbangkan organisasi Anda saat ini. Pilihan yang Anda buat hari ini dapat menghemat ratusan ribu dolar nanti.

Juga, pilih perangkat tingkat rendah yang mendukung bus seperti IO-Link sehingga Anda dapat mengeluarkan data dari mereka dengan terjangkau. Gunakan protokol standar yang hemat biaya dan memungkinkan Anda menggunakan data dari banyak sumber. Gunakan satu perangkat lunak pemrograman pada satu kontroler untuk menyederhanakan pemrograman. Pastikan kontroler mesin memiliki kemampuan untuk hubungan client-server tanpa perlu gateway tambahan. Itu cara, jika Anda perlu mulai mengarahkan informasi ke lokasi yang berbeda, Anda dapat melakukannya langsung dalam program berbasis IEC Anda. Jangan lupa komputasi fog. Jika PLC Anda memiliki HMI yang tertanam yang mampu web-server, Anda mungkin dapat memenuhi semua kasus penggunaan IIoT Anda tanpa penggunaan cloud sama sekali. Dan jika Anda perlu, pastikan kontroler yang Anda pilih memiliki perangkat lunak yang memudahkan berbagi ke server OPC-UA, sehingga IT dapat melakukan apa yang paling dilakukan IT.

Pilihan cerdas membuat konversi ke IIoT sangat terjangkau, tetapi pilihan perlu dibuat sekarang.