Sensor- und Steuerungsintegration mit MTConnect

Abstract

Obwohl semantikbasierte Kommunikationsstandards wie MTConnect und OPC UA (OPC Unified Architecture) keine Neuheit sind und deren Entwicklung im Fall von MTConnect besonders im Bereich der Werkzeugmaschinen stark vorangetrieben wurde, ist die Anzahl der Maschinen, die eine solche Schnittstelle anbieten noch sehr überschaubar. MTConnect bietet hierzu ein standardisiertes Schema für die Modellierung von Werkzeugmaschinen. Das dabei erstellte Modell wird von einem lokalen Webserver, dem Agent, im Netzwerk im XML (Extensible Markup Language) Format bereitgestellt und mit Prozessdaten angereichert. Diese erhält der Agent durch ein peripheres Software oder Hardwareelement, dem Adapter, welches die Daten über eine maschinenspezifische Schnittstelle ausliest, in eine dem Standard entsprechende Einheit oder Struktur umwandelt und nach einem standardisierten Protokoll an den Agent sendet. Der Agent speichert diese Daten in einem Pufferspeicher zwischen und stellt sie für Anfragen von Netzwerkclients bereit. Die Fähigkeit zur Verwendung eines mit Prozessdaten angereicherten Modells als virtuelle Repräsentation der realen Maschinenstruktur erlaubt eine einfache Möglichkeit zur Rekonfiguration und Erweiterung bestehender Systeme in diesem Modell. Vor allem ermöglicht es dadurch neben der Verwendung von standardisierten Gerätearchitekturen auch individuelle Anpassungen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung und der Integration einer EMCO Maxxturn 45 Drehmaschine in einen MTConnect Agent und der Erweiterung dieses Gerätemodells um zusätzliche Messgeräte. Der Adapter für die Drehmaschine soll von einem MTConnect Software Hersteller erworben werden und wird direkt auf der Steuerung der Maschine installiert. Für die Messgeräte wurde ein Adapter basierend auf einem freien Software Development Kit (SDK) von MTConnect programmiert. Dieser nutzt außerdem eine weiter freie Softwarebibliothek für die Kommunikation mit den Messgeräten über ModbusTCP.

Although semantic-based communication standards such as MTConnect and OPC UA (OPC Unified Architecture) are not a novelty and their development has greatly advanced, particularly with MTConnect in the field of machine tools, the number of machines that offer such an interface is very small. MTConnect therefore offers a standard format for the modeling of machine tools. The model thereby created will be provided by a local web server, the Agent, on the network in XML (Extensible Markup Language) format, and enriched with process data. The Agent receives this data through a peripheral software or hardware element, the Adapter, which reads data through a machine-specific interface, converts it to a unit or structure that corresponds to the standard and streams it, based on a standardized protocol, to the agent. The Agent stores the data in a buffer memory and provides it for requests from network clients. The ability to use a model enriched with process data as a virtual representation oft the real machine structure provides an easy way for reconfiguration and expansion of existing systems in this model. Above all it enables individual adjustments in addition to the use of standardized equipment architectures. This thesis deals with the modeling and the integration of an EMCO Maxxturn 45 lathe into an MTConnect Agent and the extension of this device model to include additional measuring devices. The adapter for the lathe is to be acquired from an MTConnect software manufacturer and is installed directly on the machine's control unit. For the measuring devices, an adapter was programmed based on a free software development kit (SDK) by MTConnect. This adapter further uses another free software library for communication with the measuring devices through ModbusTCP.