Cinco letras para maior transparência

Relatório de tecnologia

Através do padrão OPC UA é possível avaliar dados de máquinas e dispositivos de maneira eficiente. Os sensores com certificação OPC UA da Leuze oferecem novas possibilidades aos operadores de instalação. 

 

Transparência na pirâmide

Seja na Indústria 4.0, IIoT ou comunicação Machine-to-Machine – máquinas, instalações e produtos só podem ser interligados usando os padrões adequados. Neste contexto, os especialistas geralmente falam de pirâmide de automação: dependendo da definição, ela vai do nível mais baixo, o nível do dispositivo, passando pelo nível de comando de campo, controle e processamento, até ao topo da pirâmide, que é o nível de gerenciamento. Os padrões para o intercâmbio de dados através dos níveis oferecem diferentes capacidades: enquanto as máquinas e os dispositivos no nível de campo e no nível de controle trocam dados por meio de protocolos relevantes, como IO-Link, PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT ou Ethernet-TCP/IP, o caminho direto para os níveis mais altos da pirâmide de automação permanece bloqueado. Isso acontece porque um fieldbus não é dimensionado para a nuvem, nem protocolos como o MQTT podem se comunicar com o nível de campo. Esta lacuna é fechada pelo Framework OPC UA (UA = Unified Architecture). Com os sensores Leuze com certificação OPC UA, os operadores de instalação se beneficiam de ainda mais possibilidades.   

Do campo até a nuvem

Até agora, não existe nenhum protocolo universal com o qual todas as máquinas, dispositivos e servidores possam se comunicar entre si através de todos os níveis. O motivo: os protocolos devem atender a requisitos muito específicos em seus respectivos níveis. Não é possível mapear tudo em um só. Ainda assim, as máquinas e os dispositivos produzem muitos dados valiosos. No entanto, os níveis que poderiam analisar esses dados geralmente não têm a capacidade de acessá-los e interpretá-los. O OPC UA cria uma conexão para isso. Não se trata de um protocolo, mas de um Framework, uma coleção de módulos de tecnologia. O princípio por trás disso: o OPC UA usa um modelo de informações para definir quais dados são enviados. O padrão regula os direitos de acesso no nível de comunicação e define o protocolo para o intercâmbio de dados. Assim, os níveis até então separados da pirâmide de automação se tornam transparentes e se desenvolvem em uma estrutura de rede aberta. Como tecnologia de código aberto livremente disponível, o OPC UA funciona independentemente de fabricante e plataforma de software.

Instalação rápida
Sem OPC UA, às vezes é necessário muito mais tempo para a detecção de etiquetas defeituosas ou leitores com problemas.

Para que o intercâmbio de dados seja possível em todos os níveis da pirâmide de automação, eles devem ser preparados e disponibilizados de maneira sistemática. Isso porque, mesmo que os padrões de comunicação estejam definidos, o seguinte se aplica: se um dispositivo envia uma sequência de números, o receptor precisa de metadados. Só então esta sequência de números pode ser interpretada corretamente, por exemplo, como unidade de medida. É aqui que entra em jogo o modelo de informação da OPC Foundation. Ele descreve os dispositivos conectados como uma rede de diferentes objetos. Em primeiro lugar, as relações entre os nós são reguladas. Os atributos padrão são definidos em um segundo nível – esses são os requisitos mínimos para que um dispositivo seja reconhecido na rede. Além disso, é possível definir atributos especiais, como habilidades e ações de máquinas. Assim, é gerada uma estrutura automaticamente legível. Os dados podem então ser lidos e interpretados para outros dispositivos com certificação OPC UA. Prático: padrões do setor estão disponíveis para que cada fabricante não precise criar a partir do zero novas especificações para cada dispositivo. Estas especificações Companion descrevem como os leitores de códigos de barras 1D, por exemplo, são definidos e quais valores e eventos eles fornecem. A OPC Foundation as disponibiliza para download como PDF e como arquivo XML. Assim, as especificações podem ser lidas por máquina e não precisam ser transmitidas manualmente.

Tipos de informações a serem armazenadas no modelo de dados de um dispositivo:

  • Dados para a identificação do dispositivo na rede
  • Dados de processo e eventos (por exemplo, resultado de leitura de um scanner, comando de início/parada)
  • Dados de qualidade (por exemplo, processos de leitura bem-sucedidos e com erro de um scanner)

Portanto, o OPC UA oferece vantagens consideráveis para a instalação. Um exemplo: se o leitor de códigos de barras BCL 348i da Leuze se identificar na rede como leitor de códigos de barras 1D e o nível de comando entender este sinal, as caraterísticas do dispositivo são detectadas automaticamente (AutoID). O resultado é uma integração especialmente rápida no sistema. A manutenção da instalação também é simplificada, já que os alarmes e as mensagens de erro e de status de dispositivos individuais podem ser registrados centralmente e analisados de maneira harmonizada.

Segurança na rede

O OPC UA também contribui para uma segurança de TI mais elevada. Uma exigência que está se tornando cada vez mais importante em tempos de IIoT – porque os dados da máquina precisam ser processados através da nuvem para a Internet das Coisas Industrial. Os operadores de instalação se beneficiam do fato de que o padrão OPC UA já tem a criptografia de ponta a ponta integrada. Isso oferece uma proteção eficiente dos dados da empresa contra ataques externos. Além disso, também facilita a atribuição de direitos internamente. Ao definir quem tem permissão para acessar, ler, avaliar ou alterar dados, os riscos, como paradas devido a ataques ou erros de operação, são minimizados.

 

Monitoramento mais simples de instalações
O leitor de códigos 1D BCL 348i da Leuze tem certificação OPC UA. Assim, ele é compatível com os requisitos de tecnologia conforme OPC UA e pode transmitir dados para o nível de gerenciamento.

Uma das maiores vantagens do padrão é a possibilidade de aumentar visivelmente a eficiência da instalação, graças à avaliação de dados. Via OPC UA, as máquinas e instalações podem ser monitoradas e os processos podem ser otimizados com toda a simplicidade. Isso pode ser ilustrado através de um exemplo prático: em um armazém de peças pequenas, caixas são transportadas ao longo de uma esteira de transporte para levar as mercadorias para as estações de separação e para a expedição. Cada caixa tem um rótulo de código de barras. Os leitores de códigos 1D BCL 348i da Leuze instalados na esteira de transporte fornecem os dados usados para transportar as caixas ao longo da esteira de transporte. Com o tempo, a ótica dos sensores pode ficar suja durante a operação, deixando de ser possível detectar perfeitamente as etiquetas nas caixas. Por outro lado, as etiquetas também estão sujeitas a desgaste durante a operação e podem não ser mais legíveis devido a danos ou sujeira. Como o operador pode encontrar o erro?

Acessar rapidamente os dados relevantes

Da maneira convencional, ou seja, sem OPC UA, os sensores podem ser controlados por meio de um computador de diagnóstico. Dado que eles armazenam valores, como o número de tentativas de leitura incorretas, é possível identificar leitores sujos ou comprometidos de alguma outra forma. A desvantagem é que o operador da instalação precisa realizar o controle e a leitura individualmente para cada dispositivo. Esse é um trabalho bastante demorado, especialmente quando se trata de identificar etiquetas com problemas. Neste caso, os funcionários precisam ler cada scanner individualmente e correlacionar os dados à mão. Isso pode ser muito mais eficiente com OPC UA e a tecnologia em sensores adequada: os leitores de códigos 1D BCL 348i da Leuze têm certificação OPC UA – por isso, os dados dos leitores podem ser transmitidos para o nível de gerenciamento. Em seguida, eles podem ser avaliados de maneira centralizada através de uma aplicação simples e visualizados em um painel, por exemplo. Se um leitor apresentar um número visivelmente alto de tentativas fracassadas, isso é exibido em tempo real. Outro ponto positivo: a localização do respectivo scanner também é transmitida, o que permite que o serviço possa se deslocar imediatamente para o local. Se se constatar que nenhum leitor consegue detectar uma determinada etiqueta, também pode ser feita a substituição específica dessa etiqueta. No geral, um ganho de eficiência visível durante a manutenção e uma opção fácil de aumentar a disponibilidade da instalação.

 

Aposta na tecnologia de sensores certificados
Leitores com certificação OPC UA, como o DCR 248i, também estão disponíveis para códigos 2D. A Leuze também está constantemente equipando mais linhas de produtos com OPC UA, para uma utilização eficiente de IIoT e Indústria 4.0.

Em pouco tempo, o OPC UA se estabeleceu em todo o mundo como o Framework central para a transferência de dados do nível de campo para a nuvem. Dessa maneira, os níveis da instalação de automação, anteriormente organizados de forma estritamente hierárquica, tornam-se transparentes. Entre outras coisas, isso contribui para uma avaliação eficiente de dados de máquinas e dispositivos. No entanto, só usando a tecnologia de sensores adequada é possível aproveitar as vantagens do padrão para a instalação, a otimização da operação em andamento e o serviço. Para isso, é recomendável confiar em especialistas em sensores que ofereçam produtos certificados para OPC UA em seu portfólio, além do know-how correspondente. Os Sensor People da Leuze são o contato ideal para isso e estão disponíveis a qualquer momento. Com a inovadora tecnologia de sensores da Leuze com certificação OPC UA, como o leitor de códigos 2D DCR 248i e o leitor de códigos 1D BCL 348i, os operadores podem elevar suas instalações a um nível de eficiência completamente novo.

         

         Ingo Baumgardt
         

         Director Product Center
         Auto ID + Machine Vision