Product Overview

Gefran, em colaboração com a 40Factory, lançou o MAX, a nova solução industrial de IoT dedicada aos construtores de máquinas e às empresas de produção.
O MAX é uma solução baseada num conjunto de microsserviços Docker que cobrem todos os aspetos da cadeia de dados. Desde a aquisição de dados de PLCs (camada de dados) até à visualização de resultados analíticos na Web (camada Web).
Ao nível da “camada de dados”, os principais serviços incluem a aquisição de dados do PLC, a agregação e o armazenamento de dados, a transmissão para a nuvem, a deteção de anomalias e a escrita de dados no PLC.
Ao nível da “camada Web”, os principais serviços incluem a autenticação do utilizador, a gestão de dados, a criação de alertas baseados em regras, a análise de imagens e a transmissão de dados para o “front end” (ou seja, a interface de visualização).
Estes microsserviços constituem a base de todos os módulos principais do MAX, bem como de funcionalidades adicionais.
Além disso, a partir do gestor de dados implementado na camada web, é possível expor APIs (interfaces de programação de aplicações) para integrar dados do MAX em aplicações de terceiros.

Arquiteturas do sistema MAX

As arquiteturas dos sistemas MAX distinguem-se principalmente pela forma como são geridas a criação e a visualização dos painéis de controlo.
Quando a criação e a apresentação do painel de controlo são geridas inteiramente a nível local, trata-se de uma arquitetura de extremidade.
– a arquitetura mais simples envolve um único dispositivo de extremidade, que implementa todos os serviços localmente, sem ligação à nuvem; a visualização é feita através do painel da máquina ou do PC local
– Uma evolução da arquitetura anterior envolve uma ligação à nuvem, permitindo a instalação de dockers no dispositivo de extremidade através do serviço Portainer gerido pelo Centro de Controlo MAX.
– Uma outra generalização da arquitetura de extremidade envolve a instalação de vários dispositivos de extremidade (por exemplo, um por máquina; as funções de autenticação, historização, “back-end” e “front-end” podem ser centralizadas num único dispositivo ao nível da fábrica.
As arquiteturas de extremidade são particularmente adequadas para aplicações críticas de missão e altos volumes de troca de dados. Por outro lado, requerem mais hardware a nível local e a sua configuração é um pouco mais complexa.
Falamos de arquitetura híbrida com um componente em nuvem quando a criação e a visualização de painéis de controlo ocorrem na Web. Os dados são recolhidos de um ou mais dispositivos de extremidade e transferidos para a nuvem.
Existem sempre duas camadas de nuvem: uma pertencente ao cliente, onde os dados são armazenados, e outra gerida pela 40Factory em nome da Gefran, onde os módulos MAX são implementados. Desta forma, os dados permanecem sempre sob o controlo do cliente, enquanto a gestão das aplicações MAX é centralizada, garantindo a máxima disponibilidade e atualização contínua. Uma vez que ambas as camadas são implementadas no Microsoft Azure, a comunicação entre nuvens é rápida e fácil de configurar.
O modo de acesso à nuvem é particularmente adequado para parques de máquinas geograficamente distribuídos e permite uma redução da infraestrutura de hardware implementada na fábrica.

Integração do MAX com o G-Mation

A plataforma G-Mation é particularmente adequada para apoiar a implementação do MAX nos modos de extremidade completa e nos modos híbridos.
Em primeiro lugar, a arquitetura docker permite que as aplicações MAX dockerizadas sejam facilmente implementadas e atualizadas, mesmo em máquinas já no terreno. Além disso, a arquitetura do servidor Web da G-Mation, graças à tecnologia NGINX, permite gerir “back-ends” adicionais, para além do integrado no PLC para o controlo e a configuração da máquina.
Em particular, o “back-end” contido nos dockers MAX permite chamar a aplicação e os seus módulos diretamente no painel de comando G-Mation, baseado na tecnologia Web. É tão simples como abrir uma nova janela no navegador do seu computador pessoal.
Outra das principais vantagens da integração do MAX com o G-Mation é o acesso direto aos dados do PLC: foi criado um docker “coletor de dados” que mapeia diretamente as variáveis do PLC para a base de dados interna do MAX, aumentando a velocidade de acesso aos dados e eliminando a necessidade de programar a comunicação em protocolos externos ao PLC. No que diz respeito à implementação híbrida com acesso à nuvem, a disponibilidade de uma VPN dockerizada diretamente no G-Mation PLC permite-lhe aceder à plataforma de nuvem MAX de forma segura, sem ter de passar por gateways adicionais.
Para uma implementação de extremidade completa, os 8 GB de memória e a arquitetura de CPU multicore permitem-lhe implementar localmente muitas funcionalidades do MAX sem qualquer lentidão no controlo da máquina.

Utilizar um único dispositivo de extremidade para gerir várias máquinas

Utilizar um único dispositivo de extremidade para gerir várias máquinas
Em algumas configurações de linha de produção, pode ser útil configurar um único dispositivo de extremidade para gerir várias máquinas.
Este dispositivo de extremidade pode ser implementado com um PLC a bordo de uma das máquinas ou como um PC industrial independente.
Nesta configuração, os fluxos de comunicação devem ser estabelecidos entre todas as máquinas e o dispositivo de borda.
Em particular, os dispositivos de extremidade MAX fazem interface com os PLCs utilizando um conjunto de protocolos de automação padrão. Estes protocolos, incluindo Modbus, OPC Unified Architecture (OPC UA) e EtherNet/IP, foram concebidos para assegurar uma troca de dados sem descontinuidades entre diferentes plataformas de hardware e software.
A comunicação entre os dispositivos de extremidade MAX e os PLCs baseia-se predominantemente num só sentido. Esta abordagem centra-se principalmente na leitura de dados dos PLCs para os dispositivos MAX Edge. A importância da comunicação só de leitura reside na sua capacidade de minimizar o risco de interrupções não intencionais das operações do PLC.
Existem também cenários de aplicação que requerem que os dispositivos de extremidade MAX se envolvam em comunicação bidirecional com os PLCs. Uma aplicação crítica da comunicação bidirecional é a gestão de ordens de produção. Este tipo de comunicação bidirecional só se realiza se o módulo executor de tarefas estiver configurado na configuração do MAX.

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