连接机器打造智能工厂？请看虹科ASEM UNIQO解决方案！

前言

工业自动化可以通过控制工业生产中的各种参数实现过程控制，充分利用能源与各种信息来进行生产工作。在全自动化生产阶段，生产过程中的全部工序都可以由机器连续、重复地完成，变成一个真正意义上的智能工厂。中国 “十四五”规划将加速智能制造产业链进程，且随着我国的制造业转型升级，工业机器人发展迅速。目前，中国工业机器人密度排全球第15名，工业机器人装机量逐步接近20万台，预计汽车行业、非汽车行业工业机器人密度将持续增高。

案例介绍

Röchling集团是生产塑料材料定制产品的先驱，着手研究一种创新的解决方案，以实现机器与商业管理系统的互操作性并使之能够有效应用于现有的车队和新机器。其中的典型案例是新开发的摩托车油箱。这款新油箱的两个外壳由一台带有双注射系统的注塑机制成，并通过其他机器人对这些外壳进行组装。为了达到所需的效果，需要将参与生产油箱的机器与智能工厂系统连接起来，并提供一个双向的通信机制。一旦ERP收到产品的订单，它就会与智能工厂系统进行通信，而智能工厂系统则根据从这些机器上收到的信息管理机器并安排制造产品。

面临的要求/挑战

1. 自动适应不同的PLC协议
向智能工厂系统提供各种过程信息的机器和设备通常来自外部厂商或自制，这意味着为了获取数据，必须通过基于PLC的专有通信协议进行通信来适应不同厂商的设计方案。要做到这一点，则需要直接在PLC上编写通信库来读取监测到的过程变量，并使其能够在OPC UA之类的服务器上使用。这个过程看似简单，实际上需要不断修改PLC程序，因为其中许多程序是过时的，且与控制器的软件更新相关的停机时间十分关键。此外，实际可用的必备库及其许可费也是必须考虑的内容。

2. 与云的双向交流
利用智能工厂系统获得的数据能够有效结合机器的状态来协调生产，并为机器提供必要的信息使得生产可以持续进行。此外，智能工厂系统获得的数据可以保存下来并进行分析，从而不断优化生产过程。因此，有必要通过MQTT将从PLC获得的机器数据交互给智能工厂服务器。

3. 严格的连接要求
从PLC读取数据到MES接收过程信息的整个周期必须保持在一个特定的时间阈值之内，此外，为了减少数据传输时因连接问题而导致的数据丢包问题，还需要一个本地数据库作为通信缓冲区。

4. 安全远程协助
机器的安全必须通过机器网络和IT网络之间的分离来保证，并且需要确保能够与机器进行远程连接以进行监测和诊断。

虹科ASEM UNIQO解决方案

虹科ASEM UNIQO的RM20系统可以提供一个完整的IIoT解决方案，来使机器与智能工厂系统连接起来。RM20作为IIoT网关，结合了UBIQUITY平台的远程协助功能和UNIQO的编程潜力，使其成为实现IIoT网关解决方案的理想系统。

利用UNIQO软件的集成性，可以创建一个智能和完全动态的应用程序，用于执行所有需要的操作。应用程序通过提供给系统的配置文件获得与PLC通信的基本设置（IP地址和端口，使用的PLC类型）。一旦启动应用程序，就可以与已定义的PLC建立通信，并在运行时获取PLC程序中定义的变量列表。事实上，这些变量在设计时是未知的，因此需要在每一个机器执行周期内，即生产或加工一个工件的过程中，根据表征这些变量的名称和结构类型来获取有用的变量。

在这一点上，应用程序根据配置的协议从机器的PLC导入数据，并通过OPC UA服务器使其成为适当的数据结构，从而为诊断和监测提供一个通用和有效的接口。此外，虹科ASEM UNIQO通过将一个开源的C#库集成到应用程序中形成一个新的发布机制，可以通过MQTT协议将预处理的数据发送到智能工厂系统中。

虹科ASEM UNIQO集成现有代码的可能性允许用户完全定制和优化应用程序，从而满足用户的特定需求，其中包括必要的本地数据缓冲，以便在网络连接不可用的情况下避免丢失信息（存储功能）。一旦连接被重新建立，数据就会被发送到服务器（转发功能），而服务器又会与连接的机器进行通信。对于这种特殊情况，我们决定使用NoSQL数据库作为虹科ASEM UNIQO在SQLite数据库上提供的存储功能的替代品，并允许现有逻辑的完全重用。经过测试，UBIQUITY集成到RM20产品中的功能令人满意，它也可以连接到网关，通过VPN通道远程到达连接到机器子网的自动化设备，进行监控、诊断和提供帮助，从而满足IEC 62443-3-3定义的远程控制和安全要求。UBIQUITY还能确保机器的安全，允许自动化子网和IT网络之间的分离。