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Maschinendiagnose und vorbeugende Instandhaltung für Industrie 4.0 und IoT

TwinCAT Analytics: Lückenlose Aufzeichnung und Analyse von Prozess- und Produktionsdaten

Im Rahmen von Industrie 4.0 bzw. IoT bestehen vielfältige Anforderungen insbesondere an die Maschinendiagnose: Online- und Offline-Zustandsanalyse, vorausschauende Wartung, Mustererkennung, Maschinenoptimierung oder die Langzeitarchivierung von Daten. Die Voraussetzung, um z. B. Abarbeitungsfehler in der Maschine effektiv analysieren und beheben zu können, ist eine möglichst lückenlose sowie zyklussynchrone Datenerfassung. Genau hierfür hat Beckhoff das neue Industrie-4.0-Produkt TwinCAT Analytics entwickelt.

Abarbeitungsfehler in Maschinen sind meist sehr kostspielig bzw. zeitaufwändig. Umso schwerwiegender ist es, wenn zu deren Analyse und zur Vermeidung zukünftiger Abarbeitungsfehler die notwendigen Maschinendaten und Produktionsparameter fehlen. Mit dem neuen TwinCAT Analytics lässt sich genau dieses Informationsdefizit beheben, indem alle prozessrelevanten Daten zyklussynchron gespeichert werden. Diese stehen – abgelegt in einem einheitlichen Prozessdatenformat mit Datenkomprimierung – je nach Bedarf lokal in der Steuerung oder als Cloud-basierte Lösung auf einem Server im eigenen Firmennetzwerk bzw. in einer öffentlichen Cloud zur Verfügung.

Lückenlose Datenaufzeichnung erschließt Optimierungspotenzial

TwinCAT Analytics ermöglicht ein komplettes zeitliches Abbild des Prozesses und der Produktionsdaten. Dies bildet die optimale Informationsgrundlage nicht nur im Fehlerfall, sondern beispielsweise auch für eine umfassende Zustandsanalyse der Maschine. Hierzu lassen sich die aufgezeichneten Prozess- und Produktionsdaten on- und offline auswerten oder Maschinentakte z. B. auf Minimal-, Maximal- und Durchschnittswerte der Taktzeiten untersuchen. Gesamtlaufzeiten und Zeitdifferenzen von Produktionsvorgängen ergeben sich über Taktzähler oder aus Offline-Trace-Analysen, beispielsweise per „Post-Scope-Konfiguration“ in TwinCAT Scope View Professional.

Weitere Vorteile entstehen für die vorausschauende Wartung: So lässt sich z. B. über die Erfassung von Betriebsstundenzählern, Frequenzanalyse oder RMS-Berechnungen ein leistungsfähiges Condition Monitoring realisieren. Zudem ist die Grenzwertüberwachung verschiedener Prozessdaten einfach möglich. Zur Zuverlässigkeit des Prozessablaufs trägt auch die Mustererkennung für die Detektion von Regelmäßigkeiten und Wiederholungen in den aufgezeichneten Daten bei.

TwinCAT Analytics bietet, neben der optimalen Unterstützung bei der Fehleranalyse, auch zahlreiche weitere Möglichkeiten zur Maschinenoptimierung. So liefert die Statusanalyse alle notwendigen Informationen, um die Maschine bzw. Anlage energetisch oder hinsichtlich des Prozessablaufs zu optimieren. Außerdem vereinfacht sich durch detaillierte Kenntnis aller Vorgänge die Antriebsauslegung und die Anschlussleistung von Maschinen lässt sich auf Basis fundierter Messwerte neu auslegen. Unterstützt wird zudem die vermehrte Forderung nach einer hochflexiblen Fertigung bis hin zu Losgröße 1. In diesem Fall kann TwinCAT Analytics für jedes Werkstück eine vollständige Produktionsdokumentation liefern.

Komponentenbasierte Analysesoftware

TwinCAT Analytics umfasst vier Komponenten:

  • Der TwinCAT Analytics Logger ermöglicht die zyklische Sicherung großer Datenmengen, um im Sinne von Big Data das gesamte Prozessabbild, inklusive der Applikationsdaten, z. B. aus der PLC oder NC zu speichern.
  • Die TwinCAT Analytics Workbench ist ein Engineering-Tool für Online- und Offline-Analysen bei einer oder mehreren Maschinen und umfasst u. a. die PLC-Runtime, den neuen Analytics-Konfigurator, die SPS-Bibliothek TwinCAT Analytics, eine Scope-View-Professional-Lizenz sowie die Anbindung über TwinCAT IoT Communication zur Kommunikation über das standardisierte Protokoll MQTT.
  • Die TwinCAT Analytics Library enthält, als SPS-Bibliothek zur Verwendung in der Analytics Workbench, verschiedene Bausteine für Taktanalyse, Energiebedarfs- oder RMS-Berechnungen.
  • Der TwinCAT Analytics Cloud Storage kann Daten über einen sogenannten Message-Broker in lokalen oder öffentlichen Netzwerken speichern und bereitstellen.

Frau Viktoria Zuberbühler

Frau Viktoria Zuberbühler
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