LS_Energy, sistema di interfacciamento, integrazione, modellazione, osservazione, dei sistemi automatici industriali (celle produttive) componenti le due linee di produzione (farine di legno e trucioli) nello stabilimento di Percoto (UD).
“LS_Energy” si concretizza nella produzione di valori numerici significativi, che rappresentano e spiegano lo stato dell’impianto produttivo complessivo, nell’istante attuale, nei momenti storicizzati (con frequenza variabile, attualmente di 20 minuti),
nei momenti di consolidamento sintetico dell’informazione su base giornaliera e mensile.
L’interfacciamento consiste nella comunicazione con qualunque sensore informaticamente raggiungibile all’interno dell’impianto,
attraverso un device I/O Server con interrogazione via Modbus(Schneider Electric Sepam/Compact/Masterpact, Contatore Enel KAIFA AM-2016, Contatori Gas ITRON Chorus), un controller PLC (Siemens ET-200SP, gestore automazione Cogeneratore e Essiccatoio) con interrogazione via Snap7.
Si leggono temperature (°C), pressioni (kPa, mbar), pesate (kg), potenze elettriche (kW), energie elettriche (kWh), frequenze (Hz), stati booleani (ON/OFF, Aperto/Chiuso), livelli (cm), conteggi (Count di impulsi proporzionali a grandezze), portate di gas (Smc).
L’impianto è costituito da molteplici celle produttive, controllers, devices di comunicazione, sensori, per un totale di oltre 1000 grandezze misurabili, ognuno con la sua tecnologia, marca, tipo di implementazione dipendenti anche dalle diverse epoche di installazione e messa in servizio.
Scambiare informazione con ognuno di questi elementi eterogenei equivale a conoscere molteplici linguaggi e tecniche di comunicazione.
Con alcuni parti dell’impianto è permesso scrivere dati (oltre a leggerli) come avviene per il controller Siemens del cogeneratore ove vengono scritte ogni 30 secondi le portate istantanee delle linee gas (prima lette e calcolate dai contatori del metano)
Dal punto di vista tecnico le interfacce di comunicazione utilizzate sono Snap7 Siemens (cogeneratore e essiccatoio), Modbus TCP (misurazioni energia, gas,..) Modbus RTU/ASCII (energia essiccatore olio), Moxa Serial con formato proprietario da plc Mitsubishi (umidità e temperature essiccatore a olio), analogico 4-20 mA (livelli dei Silos), digitale a impulsi (contatori Enel/Gas), con drivers implementati sia in ambiente Microsoft VB.NET Windows sia in ambiente PHP Windows/Linux.
L’integrazione consiste nel disporre di uno strumento in grado allo stesso istante di leggere da celle produttive/zone di impianto progettate singolarmente e teoricamente indipendenti, a ottenere uno stato complessivo dell’impianto, come insieme degli stati delle singole parti.
Possiamo parlare di olismo di macchina/impianto in cui le proprietà di un sistema o di un organismo non si possono spiegare solo attraverso le singole componenti (approccio riduzionista). La somma funzionale delle parti è maggiore o comunque diversa della somma delle prestazioni delle parti singole.
Nel nostro caso le informazioni dell’impianto nel suo complesso nella singola unità temporale ci permettono di conoscere in profondità le interazioni delle celle produttive.
In particolare vi è una forte interazione fra specifiche parti, come ad esempio cogeneratore e essiccatoio, che riusciamo a fotografare e correlare.
Inoltre è possibile fornire informazioni utili al funzionamento di una singola parte indicando dati ambientali ricavati da altre parti di impianto, come avviene scrivendo real-time nel controller Siemens del cogeneratore i dati di portata istantanea ricavati dai contatori Gas.
- La modellazione consiste nel creare un modello logico-matematico in grado di rappresentare l’impianto.
- La struttura dati, che si concretizza in specifiche tabelle in database rappresenta la base del modello.
- La definizione dello stato RUN/STOP per alcuni macchinari/celle produttive sulla base di valori soglia di potenza energetica, scelti con precisione basandosi su osservazioni e deduzioni, ne è lo strato superiore.
- La definizione di altri stati come ad esempio la direzione dei fumi dal cogeneratore verso l’essiccatoio oppure in bypass, attraverso la lettura dello stato di una valvola ne è una altra parte.
- La rappresentazione numerica multidimensionale, tabulare, sia istantanea sia con grafici su dati storicizzati, sia con sintesi di informazioni basate su medie di umidità/temperature e delta di consumi e produzioni su basi giornaliere o mensili rappresentano la parte più alta della piramide del modello.
- La definizione di soglie di temperatura, pressione, apertura/chiusura di circuiti, verifiche di congruità di consumi gas metano rispetto alla energia prodotta dal cogeneratore per scatenare allarmi è un ulteriore strato del modello.
L’osservazione sottintende alla costruzione di uno strumento di osservazione che ci permette di osservare a piacimento in ogni istante le informazioni ricavate da svariati sensori dislocati nelle zone dello stabilimento, accendendo una luce nel buio.
Tecnologia utilizzata:
Database: PostgreSQL
- Sviluppo applicativo LS_Energy
- Microsoft Visual Studio VB.NET
- Sono state usate specifiche librerie per accesso a specifici devices/plc
- MODBUS Witte Software (WSMBT Modbus Master TCP/IP Control for .NET) per accesso a device Modbus TCP, per la lettura diretta di misure da sensori tramite devices di comunicazione di tipo modbus gateway server
- MODBUS Witte Software (WSMBS Modbus Master RTU/ASCII Control for .NET) per accesso a device Modbus Seriali RTU, per la lettura diretta di misure da sensori tramite devices di comunicazione di tipo modbus serial RTU server
- Snap7 (Snap7 is an open source multi-platform Ethernet communication suite for interfacing natively with Siemens S7 PLCs) per accesso nativo ai plc Siemens S7 Et200 SP (controllers del cogeneratore e essiccatoio)
- MOXA driver serial per accesso a Moxa Nport a cui sono collegate via seriale plc installati e gestiti da Elettrotecnica Manzanese con dati produzione (umidità, temperature) dell’essiccatore a olio)
Il software Front-end è realizzato da applicazione web, ospitata su una VM Linux Debian 8.6.0 basato su:
- Web server Apache
- PHP
- SQL, pgSQL
- CodeIgniter (Web application PHP MVC framework) (https://codeigniter.com)
- AdminLte 2 (https://adminlte.io/). Admin dashboard & control panel theme. Built on top of Bootstrap.
- JavaScript (Linguaggio di programmazione lato client/browser)
- JQuery (https://jquery.com/). DOM/HTML/AJAX framework. jQuery is a fast, small, and feature-rich JavaScript library. It makes things like HTML document traversal and manipulation, event handling, animation, and Ajax much simpler with an easy-to-use API that works across a multitude of browsers
- HTML 5
- Bootstrap (http://getbootstrap.com/). Front-end interface framework/CSS. Build responsive, mobile-first projects on the web with the world’s most popular front-end component library
- Cross Filter. (http://square.github.io/crossfilter/). A JavaScript library for exploring large multivariate datasets in the browser.
- Dimensional Charting (https://dc-js.github.io/dc.js/). A javascript charting library with native crossfilter support, allowing highly efficient exploration on large multi-dimensional datasets
- D3 Data-Driven Documents (https://d3js.org/). A JavaScript library for manipulating documents based on data
- Datatable (https://datatables.net/). A plug-in for the jQuery Javascript library. It is a highly flexible tool and will add advanced interaction controls to any HTML table.
- FullCalendar (https://fullcalendar.io/). A JavaScript event calendar. Customizable and open source. Display a full-size drag-n-drop event calendar, leveraging jQuery
- Snap 7 per PHP (# Phosphor7… is a PHP library for accessing Step7-PLCs from PHP. It is a direct translation of the [Snap7](http://snap7.sourceforge.net) code)
- Modbus per PHP (Phpmodbus Copyright (c) 2004, 2013 Jan Krakora)
