克劳斯玛菲集团（于2016年被中国化工集团公司收购）已经为其注塑和反应/挤出系统采用了UAGATE SI网关技术并实行了开放的、独立于平台的OPC UA标准，以用于设备状态自动化监控，这有助于提高产量并避免机器停机。

自动化状态监测提高了产量并帮助克劳斯玛菲集团避免了机器停机。克劳斯玛菲集团是注塑和反应/挤出技术的全球市场领导者，为了将其设备控制系统与IT系统连接起来，该公司选择了Softing uaGate SI网关技术并实施了开放的、独立于平台的OPC UA标准。

一 手动数据收集

克劳斯玛菲集团在几年前就采取了有效措施，来确保其生产一直保持高质量标准。该公司需要记录从100公斤到70吨大型生产机械的状态。为此，它部署了一种定义为TPM的方法来收集数据，这些数据用于提高机器产能利用率和生产可靠性。

为了记录OEE KPI（设备指标），工人需要记录生产数据以及正常操作期间甚至机器停机期间的所有异常情况，所以，每个事件的数据都是在公司内部SAP系统中通过手动输入的。虽然这种方法能够显著提高设备利用率，但系统负责人意识到，手动输入意味着信息既不连续也不准确，无法达到更高的自动化水平。

由此产生了一个新的想法：为生产中使用的每台机器都配置一种持续更新的“病历”。这样产生的透明度和可衡量性将能进一步改进生产过程。为此，需要自动收集数据，并由专门的MDC/PDC软件储存记录，而这两个软件在项目开始时都不存在。

二 工业4.0的合作伙伴

在对其设备进行数字化的过程中，克劳斯玛菲同时在寻找用于设备和生产数据收集的新MDC/PDC软件，以及能够将所有生产设备连接到IT系统的设备供应商。

“我们在数据收集方面已经有很多经验了，”克劳斯玛菲工业工程部的克劳迪奥 • 萨特解释说，“因此能够自己制定软件规范。但是，将我们的设备联网到IT系统的情况正好相反。我们需要从未来的合作伙伴那里咨询高质量专业知识。”

经过广泛的市场调查，客户确定了合作伙伴并集成了正确的软件解决方案。然而，自动化数据收集的实施本身就是一大挑战，因为克劳斯玛菲公司的设备中包括使用了超过20年的设备以及超现代化的机器——这也是几位系统集成商从最终入围名单上被淘汰的原因。最后，该合同授予了来自奥地利霍恩施泰因的SEP软件工程部门（SEP集团），该公司已经与克劳斯玛菲成功完成了多个设备的现代化项目。

SEP集团销售总经理Bernhard Haas解释说：“这个项目的最大挑战是需要深入了解各种工厂控制系统并提取所需的数据。虽然我们的许多竞争对手都对这个问题束手无策，但我们在西门子和SINUMERIK的领域中非常自信，可以贡献大量经验。”

虽然机房控制系统多种多样，从传统的到最先进的，但是用于进入MDC/PDC软件的数据记录方式必须尽可能保持相似。出于这个原因，现有的PLC使用了输出总共为16个信号的软件基本版本，并且能满足所有技术要求。SEP集团技术总监Andreas Fischer说：“虽然这在现代控制系统中看起来有点麻烦，但输出的信号与使用了20年的控制系统相同——因此数据记录的方式是相同的，这才是最重要的。”

三 IT安全成为焦点

另外，在异构设备池和IT系统之间能够提供简单、透明的连接解决方案很重要，因为这可以保障工作负载的可管理性，尤其是因为这些设备使用了种类繁多的软件应用程序。Haas在解释项目的后续步骤时说：“这就是我们研究Softing OPC uaGate解决方案的原因”。

采用uaGate进行数据通信的决定受到了网关提供的开放、独立于平台且普遍被接受的OPC UA标准的影响。另一个关键因素是SEP软件工程部门从一开始就高度重视网络安全。在这种情况下，uaGate凭借其集成防火墙功能可再添一分。

除了防火墙之外，两个在物理上独立的网络接口还提供最大程度的攻击保护，PLC数据访问也受到保护，由此可以为控制层和IT层设置单独的配置权限。这对于希望保留其专有控制数据的原始设备制造商/机械制造商来说特别有用，而且对使用的数据加密和用户认证系统符合最严格的安全要求。

“对于实际方案的实施，我们选择了更注重IT安全的解决方案，”Fischer说，“这意味着办公室网络中的设备没有直接连接，相反，您可以创建一个单独的解决方案：在设备和办公室的网络之间设置防火墙，以确保最高级别的安全性。”

四 积极影响

虽然在对设备通信设置进行初步测试后需要一些小的改进，但总体思路是实现所有连接设备状态透明化以及可进行实时报告。SEP软件公司现正在将IT系统集成推广到公司的大部分设备中。各方对该项目的评价都非常积极。克劳斯玛菲集团强调了SEP软件工程部门通过OPC为克劳斯玛菲网络提供的有效建议和快速数据分级。SEP软件工程部门对Softing提供有关网关固件问题的及时技术支持表示赞赏。

团队已经在计划下一步了，克劳斯玛菲集团现在希望在新项目中再接再厉，取得进展。该项目使用所获得的数据来启用设备的状态监控以及来主动检测机器的故障。他们再次选择Softing网关，因为采用Softing网关不仅可以使数据1:1转发到数据库，还可以使其重新被用于其他下游应用程序。

五 uaGate SI技术

控制器与IT（ERP、MES、SCADA）系统之间以及控制器之间的连接使用开放、独立于平台且经过市场验证的OPC UA标准。

OPC UA支持简单的本地和全球网络以及通过防火墙的路由。MQTT Publisher功能提供了将生产数据传输到物联网云的解决方案。网关配置可以基于导入接口，允许直接从SIMATIC STEP 7和TIA Portal项目中轻松导入符号。

物理分离的网络接口可防止被入侵，并支持对PLC数据的单独保护、访问以及控制和对IT级别的权限单独配置，这些功能对于不想泄露专有控制器数据的OEM/机械制造商特别有用。数据加密和用户身份验证满足最高的安全要求。

OPC UA标准组件可以为现有工厂添加现代化通信功能，也可以集成到小型和大型自动化项目中，并适用于新应用和工厂改造。

uaGateway网关也是全硬件解决方案，因此无需软件更新、操作系统补丁或PC维护工作，也无需PLC编程或专用PC，并且在设备插入和配置一次后可多年无故障运行。

| 往期回顾

▶ Softing过程自动化解决方案 助力数字化工业

▶ uaGate SI——实现OT与IT的安全连接