Siemens Sinumerik ist ein speziell für CNC-Maschinen entwickeltes Automatisierungssystem.. Neben der Steuerung und dem HMI gibt es viele weitere Komponenten wie Antriebe oder Stromversorgungen im Werkzeugkasten von Siemens. Eine Komponente ist der Sinumerik OPC UA Server, der die Kommunikation der einzelnen Komponenten mit dem Datenerfassungssystem steuert.
Allgemeine Informationen zu Schnittstellen mit OPC UA finden Sie in unserem Post dazu.
Der OPC UA Server bietet folgende Funktionalitäten an:
Der Adressraum des OPC UA Servers enthält viele Knoten mit Unterknoten. Als Spezialität aus der CNC-Welt werden einige Variablen als Arrays oder Matrizen ausgegeben. Bei einer 3-Achs-Maschine könnten die Achspositionen als Array in der Form [1.23, 2.45, 7,32] ausgegeben werden, wobei die Position 0 oft der 1 Achse entspricht.
| Daten | Beschreibung | im |
|---|---|---|
| Globale Anwenderdaten | /Sinumerik/GUD | |
| PLC-Bausteine | Eingänge, Ausgänge, Bit-Speicher, Datenbausteine | /Sinumerik/Plc/MB6 Entspricht Byte 6 der Variable MB |
| Maschinendaten | /Sinumerik/TEA | |
| Settingdaten | /Sinumerik/SEA | |
| R-Daten | /Channel/Parameter/R[u1,10] R-Parameter 10 im Kanal 1 |
Die Zykluszeit wird direkt von der Siemens-Steuerung berechnet. Es werden zwei Zeiten unterschieden:
Die Dauer TimeB - Dauer eines Blocks steht für Analysen der Bearbeitungszeit eines bestimmten Blocks zur Verfügung. Zusätzlich steht ein Zykluszähler als Endloszähler zur Verfügung, der Auskunft über die Start- und Endzeit gibt. Damit lassen sich Rüstzeitanteile der Zykluszeit berechnen. Der geladene Programmname steht ebenfalls als Wert zur Verfügung.
Zur Erfassung und Auswertung stehen zahlreiche Prozessparameter, wie der Soll- und Ist-Achsenweg, zur Verfügung. Bei diesen Größen ist jedoch eine sehr hohe Aufnahmefrequenz notwendig, um eventuelle Abweichungen nachvollziehen zu können.
Ebenso bietet der Server die Möglichkeit, Informationen wie die Motortemperatur mit abzufragen. Hier können sich abzeichnende Trends, die auf Verschleiß hindeuten, frühzeitig erkannt werden.
Für das aktuelle Werkzeug wird die Länge, die Werkzeugnummer sowie der eingestellte Offset gespeichert. Ändert sich die Länge oder der Offset bei gleicher Werkzeugnummer, kann von einem Werkzeugwechsel ausgegangen werden. Dies setzt natürlich voraus, dass die Werkzeuge im Magazin in ihrer Lage nicht vertauscht sind.
Ein OPC UA Client kann Sinumerik Alarme abonnieren. Ein Alarm wird gesendet, wenn er aktiv wird. Wird der Alarm inaktiv, wird ein Event mit dem Status „Inaktiv“ gesendet. Als Alarmtypen stehen unter anderem HMI-Alarme, NCK-Alarme mit Antriebsalarmen und Diagnosepuffer-Alarme zur Verfügung. Mit jedem Alarm wird neben anderen Metainformationen ein Zeitstempel, der Alarmquellenbezeichner, die Alarmmeldung sowie ein Schweregrad (eng. Severity) übertragen.
Diese Schweregradtypen existieren:
| Schweregrad (eng. Severity) | Beschreibung |
|---|---|
| 0 | Informativ, ggf. durch OPC UA Client generiert |
| 1 | Informativ, durch OPC UA Server generiert |
| 500 | Warnung |
| 1000 | Fehler |
Der Sinumerik OPC UA Server bietet die in der OPC UA Welt üblichen Verschlüsselungen (z.B. 256 Bit - Sign & Encrypt (Basic256Sha256)). Ebenso können Benutzer und individuelle Passwörter für die Client-Server Kommunikation vergeben werden. Eigenen Zertifikaten des OPC UA Clients kann auf der Maschinensteuerung vertraut werden. Ebenso kann eine Benutzerverwaltung eingerichtet werden, hier bietet es sich an, dem OPC UA Client nur bei Bedarf Schreibrechte zu geben. Die Rechte können pro Datengruppe individuell vergeben werden, so können z.B. Lese- und Schreibrechte für Maschinendaten und Antriebsdaten getrennt vergeben werden.
Wie immer - aber besonders bei „leistungsstärkeren“ Maschinen wie CNC-Fräsmaschinen - sollte auf eine korrekte und sichere Einbindung in das Maschinennetzwerk geachtet werden.
