Module Type Package (MTP) este o soluție modernă pentru modularizarea fabricilor în industria de proces. Cu TwinCAT MTP, software-ul de automatizare TwinCAT de la Beckhoff ajută la crearea de proiecte MTP cu generarea automată a codului, deschizând astfel drumul pentru dezvoltarea eficientă de module integrate în TwinCAT Engineering Environment.
Domnule Mersch, domnule Wetzel, termenul de Module Type Package (MTP) este cu greu evitat în contextul Process Industry 4.0. Ce se află în spatele lui?
Laurids Wetzel: MTP descrie interfețele unui modul de inginerie de proces asociat. Acest lucru înseamnă că acest fișier – cu alte cuvinte MTP-ul – poate fi folosit să integreze module de inginerie de proces într-un context general. Modulele și funcționalitățile lor sunt combinate în Process Orchestration Layer (POL) și orchestrate de acolo. Funcționalitatea lui POL poate fi reprezentată, de exemplu, de către un DCS.
Henning Mersch: MTP descrie, așadar, comunicația dintre POL și module. Modulele pot fi înțelese ca unități inteligente, care au propriul lor sistem de control și care comunică numai cu DCS de nivel superior prin acest sistem de control. Conceptul MTP este descris în ghidul VDI/VDE/NAMUR 2658.
Chiar și astăzi, fabricile de inginerie de proces sunt construite frecvent într-un mod modular. Ce plus de valoare aduce folosirea conceptului MTP în acest caz?
Laurids Wetzel: Una dintre abordările tradiționale pentru fabricile de proces modulare este modularizarea pur mecanică. În particular, acest lucru permite un transport ușor, din moment ce fabrica poate fi demontată în module, care la rândul lor pot fi transportate individual și apoi reasamblate. Însă, în acest fel, nu se câștigă flexibilitate în ceea ce privește procesul. Acest lucru înseamnă că deși putem demonta fabrica în module individuale, acestea nu pot fi reasamblate într-un mod diferit sau extinse. Acest tip de flexibilitate are cerere din ce în ce mai mare, din moment ce existența unor cicluri de producție mai scurte ar trebui să însemne că fabricile existente sau modulele pot fi reutilizate pentru a produce alte produse.
Henning Mersch: Unii senzori și unele elemente de acționare de azi sunt în continuare conectate la DCS în mod direct sau printr-un bus de sistem, ceea ce înseamnă că dacă fabrica este reconvertită, entitățile de proces trebuie să fie configurate individual în module – MTP va schimba toate acestea. Un alt pas esențial este de a modulariza automatizarea și implicit încapsularea logicii de comandă-control în modulele individuale. Și acest mod de lucru este destul de des întalnit, deși este nevoie de interfețe patentate în acest sens, care sunt folosite pentru a controla modulele. MTP completează această dezvoltare prin definirea acestor interfețe într-o manieră uniformă și imparțială. Acest lucru înseamnă că fabricile de proces modulare pot fi construite în cel mai scurt timp din module deja existente, de la diferiți producători. Asemenea recombinare nu are niciun impact major din moment ce numai orchestrarea și nu logica de control trebuie adaptată.
Odată cu introducerea seriei de terminale ELX în 2018, Beckhoff și-a extins portofoliul pentru industria de proces. Cu cât contribuie TwinCAT MTP la acest fapt?
Laurids Wetzel: La Beckhoff, ne vedem în special ca furnizori de sisteme pentru producătorii de module. Odată cu introducerea seriei de terminale ELX, oferim producătorilor de module posibilitatea de a conecta senzori și elemente de acționare direct din zona 0/20.
În combinație cu celelalte interfețe I/O, controllere și panouri de comandă-control, noi oferim producătorilor de module o soluție completă pentru utilizarea tehnologiei de automatizare în zone cu risc de explozie. Mai mult de atât, TwinCAT reprezintă un mediu de dezvoltare cunoscut pentru programarea modulului. TwinCAT MTP extinde acum acest mediu cu opțiunea de definire modul, export MTP și generare automată de cod pentru a suporta programarea de module.
Unde credeți că sunt cele mai mari provocări în ceea ce privește dezvoltarea de module?
Henning Mersch: Esența MTP este standardizarea interfețelor și ca urmare, posibilitatea inter-operabilității. Pentru a asigura acest lucru, este necesar să includă specificații relevante în ceea ce privește comportamentul elementelor individuale ale unui modul în ghid. La rândul lor, producătorii de module vor trebui să țină cont și să implementeze aceste specificații în modulele lor. Însă, în practică, nu se poate aștepta ca fiecare dezvoltator de module să aibă cunoștințe extinse ale ghidului. Scopul dezvoltării TwinCAT MTP a fost, așadar, să minimalizeze expertiza necesară producătorului de module și ca aceste cerințe să fie implementate automat. Acest lucru este realizat, în primul rând, prin generarea automată a unui template de program PLC bazat pe informațiile despre modul definite anterior din MTP.
Cum pot producătorii de module Beckhoff să dezvolte module capabile-MTP cu TwinCAT?
Laurids Wetzel: Procesul de dezvoltare al unui modul începe inițial cu definiția modulului în TwinCAT MTP Engineering. Toate aspectele modulelor, precum serviciile (funcționalitățile) și dependențele, pot fi definite în acest mediu. Deoarece această informație deja definește în mod adecvat interfețele modulului, MTP-ul poate fi apoi exportat. Mai mult, această informație este acum folosită pentru a genera template-ul programului PLC bazat pe TwinCAT MTP library. Această generare de cod poate fi adaptată individual dacă este nevoie cu TwinCAT XCAD Interface. Codul deja existent poate fi apoi completat prin programarea serviciilor predefinite. În final, TwinCAT asigură automat, atunci când configurația este activată, că se poate face comunicația prin OPC UA de la POL, după cum este descris în MTP.
Cum pot producătorii de module să încorporeze propriul lor P&ID și alte date de planificare în fluxul de lucru?
Henning Mersch: MTP oferă adițional posibilitatea de a defini un model de vizualizare. POL poate atunci să folosească acest model pentru a genera o vizualizare generală a tuturor modulelor după descrierile din MTP în același fel. Astfel, are sens să se extragă informația necesară pentru acest scop din P&ID-ul modulului. În locul integrării P&ID Editor în TwinCAT și făcând astfel producătorul de module dependent de el, am optat pentru o abordare deschisă în ceea ce privește integrarea datelor de planificare în fluxul de lucru. TwinCAT MTP poate fi folosit pentru a importa un MTP incomplet, care a fost generat anterior de un P&ID Editor, și a-l completa ulterior. Alternativ, TwinCAT MTP Automation Interface poate fi folosit pentru a integra surse de date confidențiale. Interfața oferă un API pentru producătorul de module, care permite accesul de programare pentru proiectul MTP. Datele existente din editoarele P&ID sau surse de date pot fi folosite chiar și dacă încă nu s-a implementat un export MTP. Drept urmare, producătorii pot folosi în continuare instrumente și baze de date existente.
În opinia dumneavoastră, ce aspecte ar mai putea fi îmbunătățite în ceea ce privește MTP?
Henning Mersch: Ghidul VDI/VDE/NAMUR 2658 conține fișele1-4 în versiunea curentă. Subiecte viitoare vor fi abordate în fișele ce urmează și publicate ca un supliment la cele deja existente. Aspecte importante vor consta în comunicație de la modul la modul, MTP de siguranță, diagnoză/mentenanță și validare. Însă, chiar și în momentul de față, conceptul este într-o fază suficientă pentru a dezvolta module practice și pentru a le exploata flexibilitatea în totalitate. Datorită colaborării noastre din cadrul comisiei de experți VDI-GMA 5.16, nu numai că știm despre aceste îmbunătățiri din timp, dar și participăm activ la formarea lor. Bineînțeles că acest fapt aduce cu sine îmbunătățiri pentru TwinCAT MTP – și posibil și o evaluare timpurie.
KREATRON AUTOMATION SRL