fischertechnik education Trainings- en simulatiemodel Training Factory Industry 4.0 24V met PLC-aansluitboard

De fischertechnik leeromgeving dient voor het leren en begrijpen van industriële 4.0-toepassingen in de beroepsschool en -opleiding en voor het gebruik voor onderzoek, onderwijs en ontwikkeling op universiteiten, bedrijven en IT-afdelingen. De simulatie bootst het bestelproces, het productieproces en het leveringsproces na in gedigitaliseerde en verbonden processtappen.

De leerfabriek bestaat uit de fabrieksmodules opslag- en uitlaadstation, vacuümgrijpers, hoge opslagruimte, multi-bewerkingsstation met oven, een sorteertraject met kleurherkenning, een omgevingssensor en een draaibare camera. Na levering van grondstoffen vindt de opslag plaats in het hoogbouwmagazijn en na bestelling in het dashboard doorlopen de werkstukken de betreffende fabrieksmodules en de actuele status is direct op het dashboard zichtbaar.

De geïntegreerde omgevingssensor meldt waarden voor temperatuur, luchtvochtigheid, luchtdruk en luchtkwaliteit. De camera bekijkt door het verticale en horizontale zwenkbereik de gehele installatie en is dus op afstand te gebruiken voor een webgebaseerde bewaking.

De afzonderlijke werkstukken worden door NFC (Near Field Communication) getrackt: elk werkstuk krijgt een uniek identificatienummer (ID). Hierdoor zijn de tracering en de zichtbaarheid van actuele status van de werkstukken in het bewerkingsproces mogelijk.

De leerfabriek 4.0 24 V wordt door een PLC gestuurd (merkonafhankelijk, niet meegeleverd) en heeft een kant-en-klaar geschreven voorbeeldprogramma (als gestructureerde tekst, ST) meegeleverd. Het programma is opgesteld op basis van een Siemens S7-1500 (zie voor details op deze pagina onder "downloads").

De nieuw ontwikkelde 24V-adapterprintplaten zijn in de leerfabriek als interface van de PLC voorgemonteerd en worden via klemmen met de PLC verbonden. Onder andere met deze nieuwste generatie adapterkaarten

- de encodermotoren worden aangestuurd via PWM bij de snelheid

- er zijn push/pull-uitgangsniveaus voor fototransistoren en -knoppen

bovendien is een fischertechnik TXT-controller geïnstalleerd. Deze wordt via de adapterprintplaat van stroom voorzien en zorgt voor de verbinding met de fischertechnik Cloud. Bovendien communiceert de TXT Controller in MQTT met de IoT-gateway (Raspberry Pi), die het op zijn beurt naar OPC-UA vertaalt voor de PLC-besturing. Zo kunnen enerzijds de op 9 V gebaseerde componenten zoals de omgevingssensor, de USB-camera, de helderheidssensor en de NFC-reader via de MQTT-interface worden geraadpleegd en door de PLC worden uitgelezen. Nog interessanter is echter een andere functie van de IoT-gateway, namelijk de mogelijkheid van een optionele verbinding met een eigen cloud. Zo biedt de leerfabriek 4.0 maximale flexibiliteit voor elke gebruiker.

Software


het PLC-programma voor de besturing van de fischertechnik Leerfabriek 4.0 is als gestructureerde tekst (ST) op basis van een Siemens S7-1500 opgesteld en kan op de eLearning-portal worden opgeroepen. Het is ook beschikbaar op Github.com/fischertechnik, gratis te gebruiken en te downloaden. Natuurlijk kan de leerfabriek ook met andere PLC-modellen en -merken worden aangestuurd en kunnen individuele oplossingen zelf worden geprogrammeerd en geïmplementeerd. Eventueel zijn dan kleine aanpassingen aan het voorbeeldprogramma nodig, die zelfstandig moeten worden uitgevoerd.

fischertechnik-cloud


via de meegeleverde en in de leerfabriek geïntegreerde WiFi-router wordt de verbinding met de fischertechnik cloud tot stand gebracht. Het gebruik van de webbrowser Chrome of Firefox wordt daarvoor aanbevolen. www.fischertechnik-cloud.com. De servers van de cloud bevinden zich in Duitsland en garanderen dat de opslag van de gegevens voldoet aan de strenge Europese eisen. Persoonlijke gegevens worden beschermd in een account met wachtwoordtoegang, die de zeer veilige 'OAuth2'-industriestandaard gebruikt. Alle gegevens die verzonden worden over de cloud worden gecodeerd met certificaten overgedragen (https-standaard).

2 dashboards, Raspberry Pi en Node-RED


het fischertechnik-dashboard in de cloud kan via mobiele eindapparaten zoals tablet en smartphone en op de laptop en PC worden opgeroepen en bediend. Bovendien is een lokaal dashboard, gemaakt met Node-RED, geïmplementeerd op de Raspberry Pi (IoT-gateway) en kunnen via Node-RED ook eigen dashboards worden gemaakt.

De dashboards in de leerfabriek van 4.0 maken het mogelijk platforms uit drie verschillende perspectieven te presenteren:

- inzicht van de klant

- weergave van de leverancier

- productiezicht

in de weergave van de klant wordt een webshop-interface met een winkelmandje weergegeven, waarop u een werkstuk kunt bestellen en de actuele status van de bestelling in het winkelmandje kunt volgen. Dit verloop wordt op de interface voor de klant weergegeven, zodat deze wordt geïnformeerd over de status van zijn bestelling.

In de leveranciersweergave wordt het proces voor het bestellen van de grondstoffen weergegeven en gevisualiseerd.

In de productieweergave kunnen de fabrieksstatus, het productieproces, de voorraad, de NFC/RFID-reader en de sensorwaarden worden opgevraagd.

Bovendien kan hier ook de camera worden bestuurd die de productielijn bewaakt. Al deze functies worden binnen een venster aangestuurd en via het menu geselecteerd.

In de fabrieksstatus wordt de status van elke module via een verkeerslicht gevisualiseerd. Als er een storing in de productie optreedt, wordt deze na het verhelpen van de oorzaak via een knop bevestigd en wordt de productie voortgezet. In de weergave van het productieproces zijn de afzonderlijke productiestappen visueel vereenvoudigd weergegeven door verbonden knooppunten. Het actieve knooppunt (=productiemodule) brandt groen of rood, als de betreffende processtap live in bewerking is of als er een fout is die wacht op een oplossing.

De productieweergave van de magazijnvoorraad visualiseert de actuele magazijnvoorraad van de werkstukken inclusief minimum- en maximumvoorraad. Een bestelpuntprocedure is beschikbaar. Deze productieweergave dient uitsluitend voor de visualisatie. De productieweergave van de NFC/RFID-reader toont de gegevens van het werkstuk en kan worden gebruikt om werkstukken handmatig uit te lezen of te verwijderen. De ruwe gegevens van de NFC-tags kunnen met een standaard NFC-app op mobiele apparaten met NFC-reader worden uitgelezen. Elk werkstuk heeft een eigen, unieke ID en geeft de volgende gegevens weer: status, kleur en tijdstempel van levering tot verzending. De camera wordt eveneens via de productieweergave aangestuurd en ook de uitgelezen waarden van de omgevingssensor kunnen hier worden geraadpleegd.

De teksten voor dit artikel zijn automatisch vertaald.