Riešiť dnes len úlohu samotného riadenia strojov a zariadení v automatizácii nestačí. Čoraz viac sa zvyšuje dopyt po presune, ukladaní a vyhodnocovaní dát z výroby. A práve na problém presunu dát z výroby sa zameriame v tomto článku.

Vďaka tomu, že je TwinCAT založený na počítačovej platforme, dokáže veľmi jednoducho implementovať nový komunikačný štandard. Ten sa vo forme balíka označovaného ako TF (TwinCAT Function) doinštaluje do už existujúceho riešenia. Systém TwinCAT podporuje celý rad komunikačných štandardov. V poslednom čase získali na popularite komunikačné štandardy patriace do skupiny IoT (Internet of Things), práve preto sa zameriame na tie doplnky, ktoré sú súčasťou rodiny TwinCAT IoT. Patria sem nasledujúce TF balíky:

  • TF6701 – IoT Communication (MQTT),
  • TF6710 – IoT Functions,
  • TF6720 – IoT Data Agent,
  • TF6730 – IoT Communicator,
  • TF6735 – IoT Communicator App,
  • TF6760 – IoT HTTPS/REST.

Vďaka týmto rozšíreniam sa dokážete pripojiť na lokálne služby a systémy, ktoré disponujú komunikačným rozhraním MQTT, OPC UA a HTTPS/REST, či vzdialené cloudové služby, ako sú napr.:

  • AWS IoT Core,
  • Bosch IoT Suite,
  • Google IoT Core,
  • IBM Watson IoT,
  • MathWorks ThingSpeak,
  • Microsoft Azure IoT Hub,
  • MindSphere,
  • Node-RED.

TF6701 – IoT Communication (MQTT)

V systéme TwinCAT sa nachádza modul PLC, ktorý riadi chod celého zariadenia. Rozšírenie TF6701 – IoT Communication (MQTT) vkladá do modulu PLC knižnicu Tc3_IotBase, ktorá obsahuje funkcionalitu publisher/subscriber na výmenu dát medzi systémom TwinCAT a message broker (programový modul na sprostredkovanie správ) cez komunikačný protokol MQTT. Dáta možno posielať pomocou módu publish, ale takisto prijímať cez mód subcribe.

TF6710 – IoT Functions

TF6710 – IoT Functions tiež rozširuje modul PLC o možnosť obojsmernej komunikácie s cloudovými službami. K dispozícii sú rôzne komunikačné protokoly ako MQTT, AMQP, ADS alebo OPC UA. Výber protokolu závisí od použitej cloudovej služby. Funkcionalita je implementovaná v PLC knižnici Tc3_IotFunctions. Aby bolo spojenie úspešné, treba najprv vytvoriť konfiguráciu pripojenia do cloudovej služby pomocou doplnku TF6720 – IoT Data Agent, ktorý bude opísaný ďalej. Na vytvorenú konfiguráciu nadväzujú funkčné bloky z knižnice Tc3_IotFunctions, aby riadili komunikáciu.

TF6720 – IoT Data Agent

Predstavuje samostatnú aplikáciu s grafickým rozhraním umožňujúcim nastaviť tok dát medzi výrobnými zariadeniami a cloudovou službou. Aplikáciu možno inštalovať buď priamo na priemyselné PC so systémom TwinCAT, alebo na centrálne PC, ktoré bude slúžiť ako gateway pre ostatné výrobné zariadenia na pripojenie do cloudu.

Aby bolo možné získať procesné dáta z výrobných zariadení, možno sa pripojiť z IoT Data Agent pomocou protokolu ADS k zariadeniam Beckhoff so systémom TwinCAT alebo pomocou protokolu OPC UA k zariadeniam tretích strán. Na druhej strane možno využiť protokoly MQTT, AMQP, OPC UA na pripojenie do cloudových služieb.

TF6730 – IoT Communicator

Toto rozšírenie prináša knižnicu Tc3_IotCommunicator, ktorá sa vloží do modulu PLC a vďaka ktorej budú prístupné procesné dáta zo systému TwinCAT pomocou mobilnej aplikácie TF6735 – IoT Cummunicator App, ktorá bude opísaná ďalej. Rozšírenie TF6730 – IoT Cummunicator, ako aj mobilná aplikácia sa pripoja k spoločnému MQTT message broker, ktorý sa bude starať o vzájomnú výmenu dát.

TF6735 – IoT Communicator App

Ide o aplikáciu pre mobilné zariadenia, ktorá poskytuje jednoduché riešenie na monitorovanie a analýzu dát dostupných zo systému TwinCAT. Prijíma, posiela a zobrazuje vybrané procesné dáta. Aplikácia je voľne dostupná na stiahnutie na Google Play pre telefóny so systémom Android a na App Store pre zariadenia s iOS.

TF6760 – IoT HTTPS/REST

Vďaka tomuto rozšíreniu možno používať REST API na HTTP/HTTPS komunikáciu vo forme klienta v kóde PLC v systéme TwinCAT. Celá funkcionalita komunikácie je implementovaná vo forme funkčných blokov, ktoré sa nachádzajú v knižnici PLC Tc3_IoTBase. K dispozícii sú bežné HTTP príkazy ako GET, PUT, POST a ďalšie. Dáta možno pomocou REST API prijímať aj odosielať.

Bezpečnosť

Pri posielaní dát z výrobných zariadení smerom von do cloudu je bezpečnosť takéhoto prenosu na prvom mieste. Preto spomenuté rozšírenia podporujú bežné kryptografické mechanizmy ako TLS (Transport Layer Security), ktoré poskytujú zabezpečenie toku dát. K dispozícii sú tieto mechanizmy TLS:

  • TLS-PreSharedKey (TSL-PSK),
  • TLS-CertificateAuthority (TLS-CA).

Záver

Zo systému TwinCAT možno posielať a prijímať dáta do bežne požívaných cloudových služieb vo svete, ako aj do lokálnych služieb, ktoré podporujú IoT komunikačné štandardy, pričom sa kladie dôraz na zabezpečenie toku dát. Mimo balíkov patriacich do skupiny TwinCAT IoT môžeme v systéme TwinCAT nájsť aj podporu ďalších komunikačných štandardov, ako je OPC UA, Modbus TCP/RTU, FTP, TCP/IP, S7, IEC 60870-5-10x, IEC 61850/IEC 61400-25 a mnohé ďalšie.

Ak vás skupina produktov TwinCAT IoT zaujala, viac informácií môžete nájsť na https://www.beckhoff.com/.

Prípadné otázky môžete smerovať na mailové adresy info@beckhoff.sk alebo info@beckhoff.cz.