A Csatlakoztatott gyár megoldásgyorsítójának konfigurálása

Fontos

A cikk frissítése közben tekintse meg az Azure Industrial IoT legfrissebb tartalmát.

A Connected Factory megoldásgyorsítója egy szimulált irányítópultot jelenít meg egy fiktív Contoso vállalat számára. Ennek a vállalatnak számos globális telephelye van világszerte.

Ez a cikk a Contoso-t használja példaként a Csatlakoztatott gyár megoldások topológiájának konfigurálásához.

Szimulált gyárak konfigurálása

Minden Contoso-gyárhoz három gyártósor tartozik. Minden állomás egy valódi OPC UA-kiszolgáló, amely egy adott szerepkörrel rendelkezik:

• Szerelőállomás
• Tesztállomás
• Csomagoló állomás

Ezek az OPC UA-kiszolgálók OPC UA-csomópontokkal rendelkeznek, és az OPC Publisher elküldi ezeknek a csomópontoknak az értékeit a Csatlakoztatott gyárnak. Ide tartoznak az alábbiak:

• Aktuális működési állapot, például aktuális energiafogyasztás.
• Termelési információk, például a gyártott termékek száma.

Az irányítópulton a Contoso-gyár topológiáját részletezheti globális nézetről állomásszintű nézetre. A Csatlakoztatott gyár irányítópultja a következőket teszi lehetővé:

• OEE- és KPI-számok vizualizációja a topológia minden rétegéhez.
• Az OPC UA-csomópontok aktuális értékeinek vizualizációja az állomásokon.
• Az OEE- és KPI-számok összesítése az állomásszinttől a globális szintig.
• Riasztások és műveletek vizualizációja, ha az értékek elérik a meghatározott küszöbértékeket.

Csatlakoztatott gyár topológiája

A gyárak, gyártósorok és állomások topológiája hierarchikus:

• A globális szinten a gyári csomópontok gyermekként vannak.
• A gyárakban gyermekként vannak gyártósori csomópontok.
• A gyártósorokon gyermekként állomáscsomópontok vannak.
• Az állomások (OPC UA-kiszolgálók) gyermekként OPC UA-csomópontokkal rendelkeznek.

A topológia minden csomópontja rendelkezik egy közös tulajdonságkészlettel, amely a következőket határozza meg:

• A topológiacsomópont egyedi azonosítója.
• Egy név.
• Leírás.
• Egy kép.
• A topológiacsomópont gyermekei.
• Az OEE- és KPI-számok, valamint a végrehajtandó riasztási műveletek minimális, cél- és maximális értékei.

Topológia konfigurációs fájlja

Az előző szakaszban felsorolt tulajdonságok konfigurálásához a Csatlakoztatott gyár megoldás egy ContosoTopologyDescription.json nevű konfigurációs fájlt használ.

Ezt a fájlt a megoldás forráskódjában találja a WebApp/Contoso/Topology mappában.

Az alábbi kódrészlet a ContosoTopologyDescription.json konfigurációs fájl vázlatát mutatja be:

{
  <global_configuration>,
  "Factories": [
    <factory_configuration>,
    "ProductionLines": [
      <production_line_configuration>,
      "Stations": [
        <station_configuration>,
        <more station_configurations>
      ],
      <more production_line_configurations>
    ]
    <more factory_configurations>
  ]
}

A , <factory_configuration>, <production_line_configuration>és <station_configuration> közös tulajdonságai <global_configuration>a következők:

• Név (sztring beírása)

  Leíró nevet definiál, amelynek csak egy szónak kell lennie ahhoz, hogy a topológiacsomópont megjelenjen az irányítópulton.

• Leírás (sztring beírása)

  Részletesebben ismerteti a topológiacsomópontot.

• Kép (sztring beírása)

  A WebApp-megoldás egy képének elérési útja, amely azt mutatja, hogy mikor jelennek meg a topológiacsomóponttal kapcsolatos információk az irányítópulton.

• OeeOverall, OeePerformance, OeeAvailability, OeeQuality, Kpi1, Kpi2 (típus <performance_definition>)

  Ezek a tulajdonságok minimális, cél- és maximális értékeket határoznak meg a riasztások létrehozásához használt operatív számmal. Ezek a tulajdonságok határozzák meg a riasztás észlelése esetén végrehajtandó műveleteket is.

A <factory_configuration> és <production_line_configuration> az elemek tulajdonsága a következő:

• Guid (karakterlánc beírása)

  Egyedileg azonosítja a topológiacsomópontot.

<factory_configuration> tulajdonsága van:

• Hely (típus <location_definition>)

  Meghatározza, hogy hol található a gyár.

<station_configuration> tulajdonságokkal rendelkezik:

• OpcUri (sztring beírása)

  Ezt a tulajdonságot az OPC UA-kiszolgáló OPC UA-alkalmazás URI-jára kell állítani. Mivel az OPC UA specifikációja szerint globálisan egyedinek kell lennie, ez a tulajdonság az állomástopológia csomópontjának azonosítására szolgál.

• OpcNodes, amely OPC UA-csomópontok tömbje (típus <opc_node_description>)

<location_definition> tulajdonságokkal rendelkezik:

• Város (típussztring)

  A helyhez legközelebb eső város neve

• Ország (típussztring)

  A hely országa/régiója

• Szélesség (dupla típus)

  A hely szélessége

• Hosszúság (dupla típus)

  A hely hosszúsága

<performance_definition> tulajdonságokkal rendelkezik:

• Minimum (dupla típus)

  Alacsonyabb küszöbérték, amit az érték el tud érni. Ha az aktuális érték ennél a küszöbértéknél alacsonyabb, riasztás jön létre.

• Cél (dupla típus)

  Ideális célérték.

• Maximális (dupla típus)

  Az érték felső küszöbértéke elérhető. Ha az aktuális érték meghaladja ezt a küszöbértéket, riasztás jön létre.

• MinimumAlertActions (típus <alert_action>)

  Meghatározza a műveletek készletét, amelyek egy minimális riasztásra adott válaszként használhatók.

• MaximumAlertActions (típus <alert_action>)

  Meghatározza a műveletek készletét, amelyek a maximális riasztásokra adott válaszként használhatók.

<alert_action> tulajdonságokkal rendelkezik:

• Típus (sztring beírása)

  A riasztási művelet típusa. A következő típusok ismertek:

  • AcknowledgeAlert: a riasztás állapotának nyugtára kell változnia.
  • CloseAlert: az azonos típusú régebbi riasztások többé nem jelennek meg az irányítópulton.
  • CallOpcMethod: egy OPC UA metódust kell meghívni.
  • OpenWebPage: meg kell nyitni egy böngészőablakot, amely további környezeti információkat jelenít meg.

• Leírás (sztring beírása)

  Az irányítópulton látható művelet leírása.

• Paraméter (típussztring)

  A művelet végrehajtásához szükséges paraméterek. Az érték a művelet típusától függ.

  • AcknowledgeAlert: nincs szükség paraméterre.
  • CloseAlert: nincs szükség paraméterre.
  • CallOpcMethod: az OPC UA metódus csomópontinformációi és paraméterei, a "Szülőcsomópont Csomópontazonosítója, a meghívandó metódus NodeId azonosítója, az OPC UA-kiszolgáló URI-ja" formátumban meghívható.
  • OpenWebPage: a böngészőablakban megjelenítendő URL-cím.

<opc_node_description> az állomás (OPC UA-kiszolgáló) OPC UA-csomópontjaival kapcsolatos információkat tartalmaz. Azok a csomópontok is érvényesek, amelyek nem jelentenek meglévő OPC UA-csomópontokat, de tárolóként vannak használatban a Csatlakoztatott gyár számítási logikájában. A következő tulajdonságokkal rendelkezik:

• NodeId (sztring beírása)

  Az állomás (OPC UA-kiszolgáló) címterében található OPC UA-csomópont címe. A szintaxisnak a NodeId OPC UA-specifikációjában megadottnak kell lennie.

• SymbolicName (karakterlánc beírása)

  Az opc UA-csomópont értékének megjelenítésekor az irányítópulton megjelenítendő név.

• Relevancia (karakterlánc típusú tömb)

  Azt jelzi, hogy az OPC UA-csomópont értéke melyik OEE- vagy KPI-számítás szempontjából releváns. Minden tömbelem a következő értékek egyike lehet:

  • OeeAvailability_Running: az érték az OEE rendelkezésre állásának kiszámításához szükséges.
  • OeeAvailability_Fault: az érték az OEE rendelkezésre állásának kiszámításához szükséges.
  • OeePerformance_Ideal: az érték az OEE-teljesítmény kiszámításához szükséges, és általában állandó érték.
  • OeePerformance_Actual: az érték az OEE-teljesítmény kiszámításához szükséges.
  • OeeQuality_Good: az érték az OEE-minőség kiszámításához szükséges.
  • OeeQuality_Bad: az érték az OEE-minőség kiszámításához szükséges.
  • Kpi1: az érték a KPI1 kiszámításához szükséges.
  • Kpi2: az érték a KPI2 kiszámításához szükséges.

• OpCode (sztring beírása)

  Azt jelzi, hogyan kezeli az OPC UA-csomópont értékét a Time Series Insight lekérdezései és az OEE/KPI-számítások. Minden Time Series Insights-lekérdezés egy adott időtartományt céloz meg, amely a lekérdezés paramétere, és eredményt ad. Az OpCode szabályozza az eredmény kiszámításának módját, és az alábbi értékek egyike lehet:

  • Diff: az időtartomány utolsó és első értéke közötti különbség.
  • Átlag: az időtartomány összes értékének átlaga.
  • Összeg: az időtartomány összes értékének összege.
  • Utolsó: jelenleg nincs használatban.
  • Darabszám: az időtartományban lévő értékek száma.
  • Max: a maximális érték az időtartományban.
  • Min: a minimális érték az időtartományban.
  • Const: az eredmény a ConstValue tulajdonság által megadott érték.
  • SubMaxMin: a maximális és a minimális érték közötti különbség.
  • Időtartomány: az időtartomány.

• Egységek (típussztring)

  Meghatározza az irányítópulton megjelenítendő érték egységét.

• Látható (típus logikai)

  Azt szabályozza, hogy az érték megjelenjen-e az irányítópulton.

• ConstValue (dupla típus)

  Ha az OpCodeConst, akkor ez a tulajdonság a csomópont értéke.

• Minimum (dupla típus)

  Ha az aktuális érték nem éri el ezt az értéket, a rendszer létrehoz egy minimális riasztást.

• Maximális (dupla típus)

  Ha az aktuális érték ennél az értéknél magasabb, akkor a rendszer maximális riasztást hoz létre.

• MinimumAlertActions (típus <alert_action>)

  Meghatározza azokat a műveleteket, amelyek egy minimális riasztásra adott válaszként használhatók.

• MaximumAlertActions (típus <alert_action>)

  Meghatározza azokat a műveleteket, amelyek egy maximális riasztásra adott válaszként alkalmazhatók.

Az állomás szintjén szimulációs objektumok is megjelennek. Ezek az objektumok csak a Csatlakoztatott gyár szimulációjának konfigurálására szolgálnak, és nem használhatók valódi topológia konfigurálására.

A konfigurációs adatok használata futásidőben

A konfigurációs fájlban használt összes tulajdonság a használatuk módjától függően különböző kategóriákba csoportosítható. Ezek a kategóriák a következők:

Vizualizáció megjelenése

Az ebben a kategóriában lévő tulajdonságok határozzák meg a Csatlakoztatott gyár irányítópult vizuális megjelenését. Példák:

• Név
• Leírás
• Kép
• Hely
• Egység
• Látható

Belső topológiafa-címzés

A WebApp egy belső adatszótárat tart fenn, amely az összes topológiacsomópont adatait tartalmazza. A Guid és az OpcUri tulajdonságok kulcsként szolgálnak a szótár eléréséhez, és egyedinek kell lenniük.

OEE-/KPI-számítások

A Csatlakoztatott gyár szimuláció OEE-/KPI-adatainak paraméterezése a következő:

• A számításba belefoglalandó OPC UA-csomópontértékek.
• Az ábra kiszámítása a telemetriaértékekből.

A Connected Factory a által közzétett http://www.oeefoundation.orgOEE-képleteket használja.

Az állomások OPC UA-csomópontobjektumai lehetővé teszik a címkézést a használathoz az OEE-/KPI-számításokban. A Relevance tulajdonság azt jelzi, hogy melyik OEE/KPI értékhez kell használni az OPC UA-csomópont értékét. Az OpCode tulajdonság határozza meg, hogy az érték hogyan legyen belefoglalva a számításba.

Riasztáskezelés

A Csatlakoztatott gyár egy egyszerű minimális/maximális küszöbérték-alapú riasztásgenerálási mechanizmust támogat. A riasztásokra válaszul számos előre definiált művelet konfigurálható. Ezt a mechanizmust a következő tulajdonságok szabályozzák:

• Maximum
• Minimális
• MaximumAlertActions
• MinimumAlertActions

Korreláció a telemetriai adatokkal

Bizonyos műveletek, például az utolsó érték megjelenítése vagy a Time Series Insights-lekérdezések létrehozása esetén a WebAppnak szüksége van egy címzési sémára a betöltött telemetriai adatokhoz. A Csatlakoztatott gyárnak küldött telemetriát belső adatstruktúrákban kell tárolni. A műveleteket engedélyező két tulajdonság az állomás (OPC UA-kiszolgáló) és az OPC UA csomópontszinten található:

• OpcUri

  Azonosítja (globálisan egyedi) azt az OPC UA-kiszolgálót, amelyről a telemetriai adatok származnak. A betöltött üzenetekben ez a tulajdonság ApplicationUri néven lesz elküldve.

• NodeId

  Azonosítja a csomópont értékét az OPC UA-kiszolgálón. A tulajdonság formátumának az OPC UA specifikációjában megadottnak kell lennie. A betöltött üzenetekben ez a tulajdonság NodeId néven lesz elküldve.

A telemetriai adatok Csatlakoztatott gyárba való betöltéséről további információt a Mi az OPC Publisher ? című témakörben talál.

Példa: A KPI1 kiszámítása

A fájl konfigurációja szabályozza az ContosoTopologyDescription.json OEE/KPI-számok kiszámításának módját. Az alábbi példa bemutatja, hogy a fájl tulajdonságai hogyan szabályozzák a KPI1 számítását.

A Csatlakoztatott gyár KPI1-ben az elmúlt órában sikeresen legyártott termékek számának mérésére szolgál. A Csatlakoztatott gyár szimulációjának minden állomása (OPC UA-kiszolgáló) egy OPC UA-csomópontot (NodeId: "ns=2;i=385") biztosít, amely a KPI kiszámításához használt telemetriát biztosítja.

Az OPC UA-csomópont konfigurációja a következő kódrészlethez hasonlóan néz ki:

{
  "NodeId": "ns=2;i=385",
  "SymbolicName": "NumberOfManufacturedProducts",
  "Relevance": [ "Kpi1", "OeeQuality_Good" ],
  "OpCode": "SubMaxMin"
},

Ez a konfiguráció lehetővé teszi a csomópont telemetriai értékeinek lekérdezését a Time Series Insights használatával. A Time Series Insights lekérdezés a következőt kéri le:

• Az értékek száma.
• A minimális érték.
• A maximális érték.
• Az összes érték átlaga.
• Az összes egyedi OpcUri (ApplicationUri), NodeId pár összes értékének összege egy adott időtartományban.

A NumberOfManufactureredProducts csomópontérték egyik jellemzője, hogy csak nő. Az időtartományban gyártott termékek számának kiszámításához a Connected Factory az OpCodeSubMaxMint használja. A számítás lekéri a minimális értéket az időtartomány elején, a maximális értéket pedig az időtartomány végén.

A konfigurációban található OpCode a számítási logikát úgy konfigurálja, hogy kiszámítsa a maximális és minimális érték különbségének eredményét. Ezek az eredmények ezután a gyökérszintű (globális) szintig halmozódnak fel, és megjelennek az irányítópulton.

Következő lépések

A következő javasolt lépés a Csatlakoztatott gyár megoldás testreszabása.