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TwinCAT Analytics One-Click Dashboard

TwinCAT Analytics One-Click Dashboard

TwinCAT Analytics

Produktmanager Pascal Dresselhaus stellt die TwinCAT-Analytics-Produktfamilie vor.
Produktmanager Pascal Dresselhaus stellt die TwinCAT-Analytics-Produktfamilie vor.

Die TwinCAT-Analytics-Produktfamilie beschreibt einen vollständigen Workflow:
von der Daten-Akquisition über die Kommunikation und das Historisieren von Daten bis hin zur Auswertung der Daten und der Darstellung in webbasierten Dashboards.

1. Daten-Akquisition

Der TwinCAT Analytics Logger ist für die Aufzeichnung der Daten zuständig. Er arbeitet direkt im Echtzeitkontext von TwinCAT auf dem Maschinenrechner. Die Daten von SPS und Prozessabbild zeichnet er zyklussynchron auf und kann diese lokal in einer Datei ablegen oder nach außen kommunizieren.

2. Kommunikation

Für die Kommunikation wird das IoT-Kommunikationsprotokoll MQTT verwendet. Diese Technologie bietet viel Flexibilität und ein vereinfachtes IT-Setup aufgrund des Publisher/Subscriber-Prinzips. Der Analytics Logger sowie alle anderen Analytics-Produkte fungieren dabei als Client. Sie kennen nur die Verbindungsdaten zum zentralen Message Broker.

3. Daten historisieren

Damit Maschinendaten in Datenbanken archiviert werden können, verfügt der TwinCAT Analytics Storage Provider über entsprechende Schnittstellen. Dabei übernimmt der Storage Provider das komplette Datenhandling. Der Nutzer braucht keine Kenntnisse über die Tabellenstruktur und die Verknüpfungen der Daten. Er greift ohne jegliche SQL-Kommandos im Engineering auf die Daten per Name zu.

4. Datenanalyse

Für die Datenanalyse werden die beiden Engineering-Produkte Analytics Service Tool und Workbench genutzt. Beide sind identisch aufgebaut und nutzen einen grafischen Konfigurator, um die Analyse zu realisieren. Für die Analyse stehen in einer Toolbox viele Algorithmen (wie z. B. einfache Flankenzähler mit und ohne Hysterese), Funktionen für die zeitliche Analyse von Maschinenprozessen, logische Operatoren, Einhüllenden-Überwachung, Produktivitätsdiagnose sowie unterschiedliche Klassifikatoren und Vergleicher zur Verfügung. Es können Live-Daten von Maschinen über MQTT, aber auch historische Daten aus dem Storage Provider bzw. die Dateien der Logger analysiert werden. Besonders vorteilhaft ist die automatisch auf Knopfdruck erzeugte TwinCAT-Scope-Konfiguration. Alle wichtigen Variablen der konfigurierten Analyse stehen direkt zur Verfügung und weitere Daten können ergänzt werden. Durch die so entstandene Verknüpfung können mit einfachen Drag-and-Drop-Aktionen Ergebnisse aus der Analyse in das Charting Tool gezogen und so komfortabel Resultate visualisiert oder signifikante Events im Datenstrom markiert werden.

5. Dashboard

Ziel ist es, eine kontinuierliche Datenanalyse unabhängig von den Engineering Tools zu realisieren. Dafür kann der Applikateur oder Analyst aus der TwinCAT Analytics Workbench heraus die erstellte Konfiguration automatisch in aktivierbaren, lesbaren und editierbaren SPS-Code verwandeln. Dieser kann auf einer Analytics Runtime parallel zu den Maschinen laufen, die analysiert werden sollen. Basierend auf dem SPS-Code kann ebenfalls voll automatisch ein webbasiertes Dashboard im modernen Kachel-Design generiert werden, da für jeden Algorithmus mindestens ein HMI Control verfügbar ist. Für das Dashboard selbst ist es innerhalb der Workbench möglich, Header-Farben, Logos, Layouts, Sortierungen, Themes, Sprachen und vieles mehr zu individualisieren.

Produkte

TE1300

Das TwinCAT 3 Scope View ist ein Software-Oszilloskop für die grafische Darstellung von Signalverläufen in verschiedenen Chart-Typen. Dies können beispielsweise YT-, XY-, Bar- oder Digital-Charts sein. Das Scope View Professional erweitert die mit TwinCAT 3 XAE ausgelieferte Scope-View-Base-Version um weitere Funktionalitäten. Das Anwendungsgebiet bezieht sich auf Prozesse, die über einen längeren Zeitraum verfolgt und überwacht werden sollen.

TE3500

Die TwinCAT 3 Analytics Workbench ist ein TwinCAT 3 Engineering-Produkt zur Erstellung von kontinuierlichen Datenanalysen aus verschiedenen, räumlich verteilten Maschinensteuerungen. Die Konfiguration der Workbench ist im Microsoft Visual Studio® integriert und als grafische Benutzeroberfläche angelegt. In einer Toolbox stehen viele Algorithmen zur Konfiguration der Analyse zur Verfügung:

TE3520

Das TwinCAT 3 Analytics Service Tool eignet sich für die Maschineninbetriebnahme und für Servicetechniker. Über die ADS-Anbindung können Livedaten und über die IoT-Anbindung können Live- und historische Daten für eine Analyse abgerufen werden. Die Konfiguration der Analyse findet im Microsoft Visual Studio® statt, wo dem Anwender eine Toolbox von Algorithmen zur Verfügung steht, um eine Life-Time-, Taktzeit-, Einhüllenden-, oder Bauteilzähler-Analyse zu realisieren. Die Ausgänge der Algorithmen können dabei als Eingänge weiterer Algorithmen genutzt oder als Ergebnis, direkt im grafischen Editor, ausgegeben werden.

TF3500

Der TwinCAT 3 Analytics Logger sorgt für die zyklussynchrone Erfassung von Prozess- und Applikationsdaten der Maschinensteuerung. Der Logger zeichnet sich durch eine hohe Performance aus, da er direkt im Echtzeitkontext der TwinCAT-Steuerung arbeitet. Die erfassten Daten werden wahlweise per IoT-Kommunikationsprotokoll MQTT an einen Message Broker übertragen oder lokal, auf der Festplatte der Maschinensteuerung in einer Datei, abgelegt und mit Ringpuffer-Funktionalität bespielt. Die dafür notwendige Konfiguration erfolgt in Microsoft Visual Studio® innerhalb des TwinCAT-Projekts. Alle Variablen des Prozessabbildes und der SPS-Applikation können sehr einfach per Checkbox ohne Programmieraufwand zur Konfiguration hinzugefügt werden.

TF3510

Die TwinCAT 3 Analytics Library ist eine SPS-Bibliothek mit Analysefunktionen für Prozess- und Applikationsdaten. Sie kann lokal auf der Maschinensteuerung oder auf einem Remote-Analysesystem mit IoT-Kommunikationsanbindung eingesetzt werden. In beiden Anwendungsfällen kann mit der automatischen SPS-Code-Erzeugung der TC3 Analytics Workbench TE3500 viel Engineering-Zeit eingespart werden. Für den lokalen Einsatz erfolgt nur das Mapping manuell, im IoT-Workflow entfällt sogar das Mapping und wird automatisch durchgeführt.

TF3520

Der TwinCAT 3 Analytics Storage Provider ist ein IoT-Client und bildet die Schnittstelle für Roh- und Analysedaten aus verschiedenen Quellen zu einem oder mehreren Storages bzw. zu einer oder mehreren Datenbanken. Die Daten werden als binärer Blob im Storage abgelegt. Für On-Premises-Lösungen werden eine Microsoft-SQL-Datenbank und das TwinCAT Analytics Binär-File unterstützt. Beide sind in Cloudanwendungen verwendbar; nativ kann in der Cloud auch ein Azure Blob Storage verwendet werden. Die Datenauswahl erfolgt für die Lese- und Schreibrichtung zentral über den TwinCAT-Target-Browser in der TwinCAT-Engineering-Umgebung. Der Nutzer wählt die Daten über den selbst definierten Variablennamen in der Maschinenapplikation und den entsprechenden Zeitraum; aufwendige SQL-Kommandos sind nicht notwendig. Die Quellen für die historischen Daten können der TC3 Analytics Logger TF3500, der TC3 IoT Data Agent TF6720 und der IoT-Buskoppler EK9160 sein. Die Abnehmer der Daten sind, neben den Engineering-Tools TC3 Analytics Workbench TE3500 und TC3 Analytics Service Tool TE3520, auch die beiden Runtime-Produkte TC3 Analytics Runtime TF3550 und TC3 Analytics Runtime Base TF3551.

TF3550

Die TwinCAT 3 Analytics Runtime ist der Container, in dem die Analytics-Applikation abläuft, welche in der TC3 Analytics Workbench TE3500 konfiguriert und entwickelt wurde. Die Runtime kann dabei lokal, auf einer Remote-Hardware oder in einer virtuellen Maschine installiert sein. Sie beinhaltet auch den TC3 HMI Server TF2000, der das erstellte Analytics-Dashboard hostet. Zusammenfassend ist die TC3 Analytics Runtime ein Bundle von verschiedenen Lizenzen. Enthalten ist eine SPS-Laufzeit, die Analytics-SPS-Bibliothek, die IoT-Anbindung mit MQTT und HTTPS/Rest, die Storage-Provider-Anbindung, der TwinCAT 3 HMI Server und ein entsprechendes Client-Paket, damit mehrere Nutzer gleichzeitig auf das designte Analytics-Dashboard schauen können.