Przy aktualnym stanie technologii sieciowych wykorzystanie ogólnoświatowej sieci Internet jako narzędzia zdalnego dostępu do informacji o parametrach pracy pojedynczych urządzeń i całych procesów produkcyjnych czy przetwórczych w zakładach przemysłowych, porównać można do użycia popularnego serwisu Google Earth do sprawdzenia, co się dzieje w domu podczas naszej nieobecności. W takiej aplikacji można jedynie zobaczyć dom już po spłonięciu, gdy pozostały po nim tylko zgliszcza, nie ma możliwości jednak uruchomienia na czas automatycznego systemu gaszącego, zanim będzie za późno. Widać zatem, że nie jest to narzędzie doskonałe i nie wszystko możemy za jego pomocą wykonać. Czy dlatego należy z niego całkowicie zrezygnować? Czy jednak może okazać się ono naprawdę przydatne, a wręcz niezastąpione?
W zdalnej obsłudze maszyn przemysłowych i linii produkcyjnych oczekiwana jest przede wszystkim możliwość bezpośredniego dostępu do informacji o ich parametrach i aktualnym stanie pracy, z ewentualną możliwością zdalnego sterowania wybranymi parametrami. Istotnym elementem jest także pewność i niezawodność transmisji danych w systemie sieciowym oraz możliwość przyjaznej i łatwej współpracy z grupami inżynierskimi, wsparcia technicznego czy z systemami informatycznymi zewnętrznych dostawców elementów OEM. Niektóre ze współczesnych systemów automatyki, a nawet pojedyncze urządzenia czy sterowniki, w przypadku pojawienia się alarmów czy wystąpienia nadmiernych zmian parametrów, mają możliwość automatycznego wysłania wiadomości e-mail, SMS lub wykonania połączenia alarmowego pod wyznaczony numer telefonu. Niestety, takie informacje o alarmach docierają do odbiorcy z pewnym opóźnieniem i w takich sytuacjach zwykle jedyną możliwością reakcji obsługi technicznej jest udanie się do maszyny czy urządzenia, jej ręczne wyłączenie czy dokonanie niezbędnych korekt nastaw. Jak dotąd niemożliwe było zdalne, szybkie reagowanie na niespodziewane zmiany parametrów pracy czy bieżące monitorowanie ich wartości. W ostatnim jednak okresie wielu producentów sterowników i elementów automatyki przemysłowej zdecydowało się na wbudowanie w nich niewielkich serwerów sieciowych (Webserwer), z ciągłym dostępem do sieci internetowej, dzięki którym zarówno grupy serwisowe, jak i sami użytkownicy końcowi mogą zdalnie monitorować, sterować i wprowadzać uaktualnienia do systemów automatyki oraz aplikacji poszczególnych urządzeń, praktycznie z każdego komputera zakładowego, czy też podłączonego do sieci w dowolnym miejscu na ziemi, bez ryzyka opóźnienia reakcji pracowników fizycznie znajdujących się np. na miejscu awarii.
Dlaczego serwery sieciowe?
Serwery sieciowe Web w systemach zdalnego monitoringu to już nie tylko przysłowiowe „alarmowe dzwonki”, jak większość dotychczasowych narzędzi zdalnego monitoringu – to profesjonalne narzędzia generujące w trakcie pracy rzeczywiste oszczędności. W przeciwieństwie do prostych usług alarmowych i informacyjnych, serwery Web obsługują różne rodzaje popularnych formatów zapisu danych – HTML, Java, SOAP czy SSL, które dzięki zaawansowanym algorytmom szyfrowania pozwalają na bezpieczną wymianę danych nie tylko pomiędzy dwoma komputerami, ale również z terminalami mobilnymi czy telefonami komórkowymi. Ponadto serwery Web można tak skonfigurować, by wytworzyć w nich kilka poziomów dostępu dla różnych użytkowników sieci: operatorów, obsługi technicznej, kadry inżynierskiej czy dostawców sprzętu OEM. Każdy z takich poziomów-profili może dysponować określonymi prawami ingerencji w system, własną stroną WWW z interfejsem monitoringu i obsługi. Dzięki takiej organizacji dostępu do danych w systemie i na serwerze, każdy z użytkowników może w prosty i szybki sposób pobrać ważne dla niego dane – np. menedżerowie firmy mogą zobaczyć na bieżąco informacje o aktualnym stanie produkcji, podczas gdy technicy utrzymania ruchu oglądają dane o statusie wybranych sygnałów lub alarmów, korzystając w praktyce z tego samego koncentratora danych, bez konieczności stosowania dodatkowych, specjalistycznych paneli, oprogramowania czy aparatury.
Pracownicy grup naprawczo-remontowych, wyposażeni w laptop z dostępem do sieci Ethernet i Internet, mogą w dowolnej chwili zatrzymać odcinek linii produkcyjnej lub wyłączyć określone urządzenia, w razie potrzeby zdalnie wprowadzić nowe nastawy i ponownie uruchomić procesy produkcyjne. Dzięki wykorzystaniu protokołów zapisu danych XML czy OPC UA możliwe jest nie tylko sprawne zarządzanie procesami bezpośrednio na liniach produkcyjnych, ale również przesyłanie niezbędnych informacji o produkcji do biura zarządców, działu zaopatrzenia w surowce czy do magazynów produktów finalnych.
Jednak prawdziwa moc rozwiązań sieciowych w systemie monitoringu i sterowania tkwi w możliwości połączenia programów Java z aplikacjami stron internetowych HTML. Dzięki nim inżynierowie mogą w prosty sposób tworzyć własne strony WWW działające jako interfejsy użytkownika HMI, obrazujące najważniejsze i krytyczne informacje o stanie pracy wybranych maszyn i urządzeń. Pozwalają one na wprowadzanie „w locie” zmian nastaw czy korekt parametrów pracy, ale również zapewniają dostęp do bazy instrukcji w formie plików PDF, zawierających informacje o znaczeniu konkretnych alarmów czy procedurach likwidacji wybranych awarii.
W przypadku systemów monitoringu i sterowania zespołów napędowych inżynierowie dysponujący odpowiednim profilem dostępu do danych systemowych mogą tak skonfigurować układ ostrzegawczy i alarmowy, by w razie wystąpienia awarii napędu uzyskać informacje o zmianach jego momentu obrotowego czy prędkości na 3 sekundy przed i do 3 sekund po awarii, bez konieczności stosowania żadnego specjalistycznego oprogramowania czy dodatkowych rejestratorów. Kilkoma kliknięciami dane takie mogą być wysłane do grupy naprawczej lub dostawcy konkretnego napędu, umożliwiając jego szybką diagnostykę i naprawę, bez zbędnych opóźnień oraz eliminując możliwość wysłania przez serwis np. nieodpowiedniego, niedokładnie zorientowanego specjalisty. Pamiętać jednak należy, że decyzja o wprowadzeniu zdalnego sieciowego dostępu do danych z systemu sterowania i monitoringu wymaga zastosowania na wejściu sieci zakładowej specjalnego „inteligentnego” routera, który zagwarantuje obsługę odpowiednich usług i algorytmów bezpieczeństwa transmisji danych, wymienianych pomiędzy zakładem a różnymi uprawnionymi podmiotami zewnętrznymi.
Poprawa skuteczności działania dostawców zewnętrznych OEM
Zastosowanie technologii sieciowych przyczynia się nie tylko do zwiększenia wydajności produkcji w samym zakładzie, ale również zwiększa skuteczność działania współpracujących z nim dostawców zewnętrznych OEM. Korzystając z popularnego języka HTML, mogą oni szybko tworzyć nowe i przebudowywać już wykorzystywane interfejsy HMI, bazujące na stronach WWW, które umożliwiają, jak już zaznaczono wcześniej, diagnostykę systemu, jego zarządzanie i sterowanie. W przypadku urządzeń i aparatury dopasowywanej przez dostawcę do konkretnych aplikacji, dzięki stronom opartym na formacie HTML, możliwe jest budowanie również specjalizowanych interfejsów operatorskich, dopasowanych do wymagań i potrzeb obsługujących je osób.
Zdalny dostęp do systemu przez sieć pozwala także na realizacje procedur aktualizacji oprogramowania czy nawet rekonfiguracji całych modułów systemowych, bez konieczności wysyłania na miejsce grup inżynierskich czy programistów. W trakcie takich operacji, zależnie od wymogów aplikacji i użytkownika, możliwe jest także zachowywanie poprzednich nastaw i ustawień systemowych, w celu ewentualnego ich przywrócenia. Stałe połączenie sieciowe z zakładem i poszczególnymi urządzeniami to dla dostawców i serwisantów zewnętrznych nieocenione wprost narzędzie, pozwalające na bieżący monitoring dostarczonych i obsługiwanych urządzeń, modułów, aplikacji, prowadzenie dla nich diagnostyki zapobiegawczej (symptomy przed-awaryjne) oraz dzięki możliwości obserwacji historii i trendów zmian parametrów pracy maszyn, optymalizację programów czy algorytmów ich funkcjonowania. W ostateczności przy dobrym skonfigurowaniu systemów zdalnego monitoringu oraz układów sterujących, możliwe jest kontrolowanie stanu pracy w zasadzie dowolnych maszyn, bez względu na ich producenta.
Wraz z ciągłym postępem w zakresie bezpieczeństwa i pewności komunikacji sieciowej serwerów przeznaczonych do pracy w przemyśle, zarówno użytkownicy przemysłowych systemów sterowania i monitoringu, jak i współpracujący z nimi dostawcy i serwisanci, mogą spodziewać się w najbliższym czasie usprawnienia i poprawy komfortu pracy. Ciągły i bezpieczny dostęp do danych o stanie pracy urządzeń, pozwoli im na dalszą redukcję niespodziewanych przestojów oraz rozwiązywanie ewentualnych problemów czy sytuacji awaryjnych praktycznie z dowolnego miejsca na ziemi.
Artykuł pod redakcją Andrzeja Ożadowicza
Zdjęcie dzięki uprzejmości firmy Siemens Energy & Automation Inc.
Autor: Zuri H. Evans
