Integracja starego systemu wagowego z nowoczesnym systemem SCADA

Problem

Jedna z maszyn pracujących na linii produkcyjnej posiadała bardzo stary system wagowy odpowiedzialny za pomiar ilości przechodzącego surowca. Sama maszyna wykorzystywała sygnał analogowy z wagi do regulacji prędkości procesu, natomiast operatorzy mogli obserwować aktualną wartość jedynie na lokalnym wyświetlaczu LCD urządzenia.

Klient potrzebował:

• historii pomiarów,
• wykresów czasowych,
• archiwizacji danych,
• integracji wskazań wagi z istniejącym systemem SCADA całej linii produkcyjnej.

Pierwszą próbą było wykorzystanie sygnału analogowego odczytywanego przez PLC. Problem polegał jednak na tym, że wartości z analogu były bardzo niestabilne i stale się zmieniały. Wszystko wskazywało na to, że wyświetlana przez wagę wartość była dodatkowo filtrowana lub uśredniana wewnętrznie przez elektronikę urządzenia.

Analiza problemu

Po analizie starego systemu okazało się, że waga posiada dodatkowe interfejsy komunikacyjne:

• interfejs działający w standardzie Siemens S5,
• port RS232 wykorzystywany dawniej do podłączenia drukarki wyników pomiarów.

Ze względu na bardzo ograniczone możliwości integracji protokołu S5 oraz brak dokumentacji urządzenia zdecydowałem się przeanalizować komunikację wychodzącą z portu RS232.

Przy użyciu konwertera Moxa RS232-USB wykonano podsłuch transmisji na komputerze PC. Okazało się, że urządzenie regularnie wysyła kilka pomiarów na sekundę, w tym również wartości istotne dla klienta i widoczne wcześniej jedynie na wyświetlaczu LCD wagi.

Rozwiązanie

Największym wyzwaniem była integracja danych z istniejącym systemem SCADA.

Sterowniki PLC pracujące na linii były oparte o rodzinę Siemens S7-300 i nie posiadały modułów RS232. Dodatkowo odległość pomiędzy urządzeniami utrudniała klasyczne rozwiązania sprzętowe.

W celu rozwiązania problemu przygotowany został dodatkowy system oparty o Raspberry Pi.

Zakres rozwiązania obejmował:

• podłączenie konwertera RS232 do Raspberry Pi,
• stworzenie skryptu odczytującego dane z wagi,
• filtrowanie oraz formatowanie danych,
• uruchomienie mini serwera OPC UA,
• integrację danych z istniejącym systemem SCADA.

Skrypt działający na Raspberry Pi:

• odbierał dane z RS232,
• analizował odpowiednie wartości pomiarowe,
• przygotowywał dane w odpowiednim formacie,
• udostępniał je do SCADA poprzez OPC UA.

Efekt

Po wdrożeniu rozwiązania klient uzyskał:

• pełny historyczny zapis pomiarów wagi,
• wykresy czasowe dostępne bezpośrednio w systemie SCADA,
• integrację danych starego urządzenia z nowoczesnym systemem produkcyjnym,
• łatwiejszą analizę procesu,
• możliwość porównywania parametrów wagi z pozostałymi parametrami linii.

Całość została zrealizowana bez konieczności wymiany starego systemu wagowego oraz bez kosztownej modernizacji sterowników PLC na linii.