案例介紹

GEA Stiavelli是著名的食品包裝機(jī)器制造商，它專門為干面條、零食和谷物類早餐的包裝提供工業(yè)自動(dòng)化解決方案。自2018年以來，它加入GEA集團(tuán)并在全球范圍內(nèi)為食品行業(yè)提供最先進(jìn)的包裝解決方案，光是面條包裝袋的解決方案便達(dá)到了130種，有效應(yīng)對(duì)食品市場不斷變化的需求。

GEA Stiavelli在研發(fā)和創(chuàng)新中投入大量精力，決定創(chuàng)建一個(gè)靈活的軟件架構(gòu)，并使其能夠在整個(gè)機(jī)群中使用。這是一個(gè)十分具有挑戰(zhàn)性的想法，因?yàn)橐粋€(gè)分層結(jié)構(gòu)的面食生產(chǎn)廠包含了一個(gè)由不同機(jī)器組成的包裝系統(tǒng)，這些機(jī)器負(fù)責(zé)特定的加工環(huán)節(jié)，如稱重和打包等，而且這些機(jī)器又可以進(jìn)一步細(xì)分為負(fù)責(zé)機(jī)器內(nèi)部特定機(jī)械加工的組件，如包裝機(jī)器對(duì)包裝膜卷軸的管理。

以長面條類型的工廠為例，長面條類型的工廠（長切）由稱重機(jī)（SPL-M）、包裝機(jī)（GEA H-Packer SO）、打印機(jī)、質(zhì)量控制系統(tǒng)（CPS）組成。各個(gè)部分又可以細(xì)分成各種設(shè)備，比如SPL-M稱重部分是由稱重器1和稱重器2設(shè)備組成的。各部分的設(shè)備根據(jù)PackML標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制；在流程執(zhí)行期間，不同設(shè)備共享相同的PackML執(zhí)行狀態(tài)。這種層次結(jié)構(gòu)在操作界面也要有所體現(xiàn)，且根據(jù)工廠的配置，操作界面必須根據(jù)具體系統(tǒng)所需的功能自動(dòng)生成。

1.基于機(jī)器配置自動(dòng)生成接口 為了使同一個(gè)HMI能夠控制不同的工廠，它必須根據(jù)工廠的配置（短切/長切、是否有可選的部分和設(shè)備）以及所安裝設(shè)備的機(jī)械性能進(jìn)行調(diào)整。HMI的設(shè)計(jì)需要能夠在長切面包裝廠和短切面工廠運(yùn)行，前者只需要一個(gè)HMI就可以控制包裝機(jī)和稱重器，而后者因?yàn)榉Q重器位于包裝機(jī)的上層，所以需要兩個(gè)獨(dú)立的界面來操控，如果使用單一的HMI解決方案來解決這一問題，也可以通過一個(gè)只需平板電腦即可訪問的HMTL5界面來實(shí)現(xiàn)，這樣操作員就可以方便地帶著它到上層去控制稱重器的操作。

2.模塊化結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的配方管理 采用模塊化結(jié)構(gòu)，有利于進(jìn)行先進(jìn)的配方管理。根據(jù)這種方法，操作員只需加載包含各部分子配方的工廠配方而不用單獨(dú)加載每個(gè)子配方，從而簡化了機(jī)器的使用。通過加載配方 “Recipe1_MyPasta”，子配方 “Recipe_Spaghetti ”必須自動(dòng)加載作為稱重部分（Section_Weighter）的配方，而 LongBag “作為包裝部分的一個(gè)配方（Section_Packager）。

3.易于使用和可定制 工廠所使用的設(shè)備可能有不同的比例和方向，但導(dǎo)航欄必須在橫向格式中進(jìn)行橫向定位或在縱向格式中在底部定位，且操作員能夠根據(jù)自身的操作經(jīng)驗(yàn)和角色來定制個(gè)人的屏幕。此外，因?yàn)樗袡C(jī)器的界面必須保持圖形上的同質(zhì)性和一致性，所以需要根據(jù)機(jī)器的不同特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范和維護(hù)。最后，為了進(jìn)一步方便使用，用戶必須能夠通過一個(gè)RFID標(biāo)簽輕松和直觀地識(shí)別自己。

虹科ASEM UNIQO解決方案

GEA Stiavelli實(shí)現(xiàn)了基于PLC和定制電子設(shè)備的自動(dòng)化。當(dāng)有PLC程序的文本輸出格式時(shí)將會(huì)輸入被用作設(shè)計(jì)時(shí)間C#腳本，并在Q Studio中自動(dòng)創(chuàng)建整個(gè)數(shù)據(jù)模型。通過這種方式，PLC程序中的變化可以在HMI層面上自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的更新。一旦機(jī)器數(shù)據(jù)模型被定義和創(chuàng)建，便意味著所有的信息都已被提供，這樣就可以自動(dòng)生成圖形對(duì)象，而不必手動(dòng)設(shè)計(jì)各種屏幕的圖形。另一個(gè)在Q Studio中創(chuàng)建的C#程序分析了數(shù)據(jù)模型的圖形，并根據(jù)預(yù)定義的規(guī)則將圖形對(duì)象實(shí)例化，將它們聚集在容器中，并以有序和有機(jī)的方式安排它們。對(duì)于導(dǎo)航菜單來說也是如此，根據(jù)數(shù)據(jù)模型，導(dǎo)航菜單的建立是為了與機(jī)器中的選項(xiàng)兼容。對(duì)項(xiàng)目的視覺部分的任何修改都只通過更新數(shù)據(jù)模型來實(shí)現(xiàn)，而不需要處理對(duì)象和控件的視覺編程，從而滿足用戶界面所需的人機(jī)工程學(xué)的要求。

每個(gè)圖形控制實(shí)際上是一個(gè)OPC UA對(duì)象，有一個(gè)獨(dú)特的ID，允許它使用指針機(jī)制被引用。因此，每個(gè)用戶發(fā)現(xiàn)自己與一個(gè)指針記錄的列表相關(guān)聯(lián)，這些記錄識(shí)別項(xiàng)目中存在于不同位置的對(duì)象，從而被收集在一個(gè)容易訪問的區(qū)域。配方的管理是利用對(duì)象之間層次結(jié)構(gòu)的基本概念來實(shí)現(xiàn)的，因此工廠的配方不僅包括該層樹的參數(shù)化，而且還包括指向各部分配方的指針。這種結(jié)構(gòu)也使得實(shí)現(xiàn)配方數(shù)據(jù)的邏輯控制成為可能，而在其他系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)這種邏輯控制比較繁瑣。當(dāng)用戶從人機(jī)界面加載一個(gè)配方時(shí)，他可以檢查哪些參數(shù)將被修改，并可以選擇與保存在配方中的參數(shù)相比，哪些參數(shù)要加載，哪些要保持不變。

HMI項(xiàng)目包含的應(yīng)用邏輯可以通過UNIQO NetLogic對(duì)象實(shí)現(xiàn)，這些對(duì)象提供了一個(gè)可以用C#語言編程的強(qiáng)大工具，從而將系統(tǒng)的本地功能與應(yīng)用的特定功能結(jié)合起來。例如，GEA Stiavelli已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有每日有效性的密碼生成算法，現(xiàn)場的技術(shù)人員可以使用超級(jí)用戶模式進(jìn)行訪問。第二個(gè)有趣的例子涉及到過程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的計(jì)算，例如，在HMI上用本地邏輯進(jìn)行的時(shí)間測(cè)量和事件計(jì)數(shù)可以顯示在方便的 ”飛出 “容器中。這些容器位于界面的右側(cè)，一旦被調(diào)用，就會(huì)在當(dāng)前頁面上滾動(dòng)，顯示工廠的狀態(tài)和相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。完整的OPC UA架構(gòu)使得生成的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以立即提供給公司管理系統(tǒng)，以最終通過適當(dāng)?shù)腒PI計(jì)算過程效率。

案例總結(jié)

在這個(gè)案例中，我們展示了如何只用S或M大小的許可證，就能自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)與所有類型機(jī)器兼容的HMI項(xiàng)目。對(duì)于臥式長切機(jī)和立式短切機(jī)，所有與圖形界面功能有關(guān)的令牌被應(yīng)用于方面：報(bào)警、配方、事件記錄器、嵌入式數(shù)據(jù)庫、本地圖形界面和檢索。此外，還增加了從機(jī)器PLC導(dǎo)入變量所需的通信協(xié)議，在臥式包裝機(jī)的情況下，可以使用可定制的串行協(xié)議與安裝在機(jī)械臂安裝面板IPC按鈕區(qū)域的RFID閱讀器進(jìn)行通信。

虹科ASEM UNIQO

-HMI、IIOT 和工業(yè) 4.0 應(yīng)用程序的革命性軟件-

基于UNIQO，具有完全模塊化和靈活的架構(gòu)，大大縮短開發(fā)時(shí)間

符合人體工程學(xué)和直觀的HBI，完全支持 OPC UA 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范

ARM和x86架構(gòu)兼容，并與Windows和Linux操作系統(tǒng)兼容

使用 UNIQO，OPC UA 可用于從該領(lǐng)域獲取數(shù)據(jù)、機(jī)器和機(jī)器之間交換信息（M2M）、與MES/ERP管理系統(tǒng)對(duì)接以及與云基礎(chǔ)設(shè)施的對(duì)接。

通過使用 C# 語言編程，完全自定義 HMI 應(yīng)用程序的功能，從而創(chuàng)建完全適應(yīng)每個(gè)應(yīng)用程序特定情境的獨(dú)特解決方案。

責(zé)任編輯：tzh