案例介紹

GEA Stiavelli是著名的食品包裝機器制造商，它專門為干面條、零食和谷物類早餐的包裝提供工業(yè)自動化解決方案。自2018年以來，它加入GEA集團并在全球范圍內(nèi)為食品行業(yè)提供最先進的包裝解決方案，光是面條包裝袋的解決方案便達到了130種，有效應對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)建一個靈活的軟件架構(gòu)，并使其能夠在整個機群中使用。這是一個十分具有挑戰(zhàn)性的想法，因為一個分層結(jié)構(gòu)的面食生產(chǎn)廠包含了一個由不同機器組成的包裝系統(tǒng)，這些機器負責特定的加工環(huán)節(jié)，如稱重和打包等，而且這些機器又可以進一步細分為負責機器內(nèi)部特定機械加工的組件，如包裝機器對包裝膜卷軸的管理。

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（SPL-M）、包裝機（GEA H-Packer SO）、打印機、質(zhì)量控制系統(tǒng)（CPS）組成。各個部分又可以細分成各種設備，比如SPL-M稱重部分是由稱重器1和稱重器2設備組成的。各部分的設備根據(jù)PackML標準進行控制；在流程執(zhí)行期間，不同設備共享相同的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)所需的功能自動生成。

1.基于機器配置自動生成接口 為了使同一個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備）以及所安裝設備的機械性能進行調(diào)整。HMI的設計需要能夠在長切面包裝廠和短切面工廠運行，前者只需要一個HMI就可以控制包裝機和稱重器，而后者因為稱重器位于包裝機的上層，所以需要兩個獨立的界面來操控，如果使用單一的HMI解決方案來解決這一問題，也可以通過一個只需平板電腦即可訪問的HMTL5界面來實現(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)和先進的配方管理 采用模塊化結(jié)構(gòu)，有利于進行先進的配方管理。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加載每個子配方，從而簡化了機器的使用。通過加載配方 “Recipe1_MyPasta”，子配方 “Recipe_Spaghetti ”必須自動加載作為稱重部分（Section_Weighter）的配方，而 LongBag “作為包裝部分的一個配方（Section_Packager）。

3.易于使用和可定制 工廠所使用的設備可能有不同的比例和方向，但導航欄必須在橫向格式中進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)驗和角色來定制個人的屏幕。此外，因為所有機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)機器的不同特點進行規(guī)范和維護。最后，為了進一步方便使用，用戶必須能夠通過一個RFID標簽輕松和直觀地識別自己。

虹科ASEM UNIQO解決方案

GEA Stiavelli實現(xiàn)了基于PLC和定制電子設備的自動化。當有PLC程序的文本輸出格式時將會輸入被用作設計時間C#腳本，并在Q Studio中自動創(chuàng)建整個數(shù)據(jù)模型。通過這種方式，PLC程序中的變化可以在HMI層面上自動進行相應的更新。一旦機器數(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，這樣就可以自動生成圖形對象，而不必手動設計各種屏幕的圖形。另一個在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)預定義的規(guī)則將圖形對象實例化，將它們聚集在容器中，并以有序和有機的方式安排它們。對于導航菜單來說也是如此，根據(jù)數(shù)據(jù)模型，導航菜單的建立是為了與機器中的選項兼容。對項目的視覺部分的任何修改都只通過更新數(shù)據(jù)模型來實現(xiàn)，而不需要處理對象和控件的視覺編程，從而滿足用戶界面所需的人機工程學的要求。

每個圖形控制實際上是一個OPC UA對象，有一個獨特的ID，允許它使用指針機制被引用。因此，每個用戶發(fā)現(xiàn)自己與一個指針記錄的列表相關聯(lián)，這些記錄識別項目中存在于不同位置的對象，從而被收集在一個容易訪問的區(qū)域。配方的管理是利用對象之間層次結(jié)構(gòu)的基本概念來實現(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)中實現(xiàn)這種邏輯控制比較繁瑣。當用戶從人機界面加載一個配方時，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項目包含的應用邏輯可以通過UNIQO NetLogic對象實現(xiàn)，這些對象提供了一個可以用C#語言編程的強大工具，從而將系統(tǒng)的本地功能與應用的特定功能結(jié)合起來。例如，GEA Stiavelli已經(jīng)實現(xiàn)了一個具有每日有效性的密碼生成算法，現(xiàn)場的技術人員可以使用超級用戶模式進行訪問。第二個有趣的例子涉及到過程統(tǒng)計數(shù)據(jù)的計算，例如，在HMI上用本地邏輯進行的時間測量和事件計數(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，就會在當前頁面上滾動，顯示工廠的狀態(tài)和相關的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。完整的OPC UA架構(gòu)使得生成的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以立即提供給公司管理系統(tǒng)，以最終通過適當?shù)腒PI計算過程效率。

案例總結(jié)

在這個案例中，我們展示了如何只用S或M大小的許可證，就能自動創(chuàng)建一個與所有類型機器兼容的HMI項目。對于臥式長切機和立式短切機，所有與圖形界面功能有關的令牌被應用于方面：報警、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，還增加了從機器PLC導入變量所需的通信協(xié)議，在臥式包裝機的情況下，可以使用可定制的串行協(xié)議與安裝在機械臂安裝面板IPC按鈕區(qū)域的RFID閱讀器進行通信。

虹科ASEM UNIQO

-HMI、IIOT 和工業(yè) 4.0 應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)時間

符合人體工程學和直觀的HBI，完全支持 OPC UA 標準的規(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 可用于從該領域獲取數(shù)據(jù)、機器和機器之間交換信息（M2M）、與MES/ERP管理系統(tǒng)對接以及與云基礎設施的對接。

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

責任編輯：tzh