Vertical Integration in factories using OPC-UA and IEC-61499

Nowadays, factory automation systems need to cope with very different challenges, such as big data, IIoT, etc. These challenges lead to a new generation of automation systems based on the so-called Cyber-Physical Production Systems (CPPS) globally connected to form a flexible System of Cyber-Physical Production Systems (SoCPPS). CPPSs require acquisition of production system data and smart data processing to extract information to improve the overall system performance. To achieve that it is needed to bridge the gap between the control systems and higher layers. This paper discusses an approach to use the IEC 61499 function block concept to exchange data between plant floor and higher layers using an industrial standard like OPC UA. The OPC UA server offers subscription mechanisms, making possible the integration of several resources residing at plant floor. As it runs on embedded devices, the proposal makes possible to acquire plant information at low cost, enabling at the same time, a component-based design for enterprise plant floor control with independence of the hardware platform use

Industri automatizazioan kontrol-programak berrerabiltzeko bidean

Gaur egungo industri aplikazioek sistema konplexuagoak, seguruagoak eta fidagarriagoak behar dituzte, bai eta malgutasun eta berrerabilgarritasun handiagokoak ere. Hori dela-eta, lehentasuna hartu dute garapen-ingurune ezberdinen integrazioak eta aldez aurretik beste aplikazioetarako sortutako kontrol-programen kodearen errerabilgarritasunak. Fabrikatzaileek sistemak programatzeko sistemetan IEC 61131-3 estandarrari jarraitzean datza helburu hauek lortzeko giltzarria. Honela, automatizazio-proiektuen egitura eta programatzeko lengoaiak batuz, kodea berriz erabiltzea lor daiteke. Benetako berrerabilerak, estandarrak definitzen dituen alderdiez gain, ingurune batetik beste batera transferitzeko mekanismoak eskatzen ditu. Lan honetaz diharduen PLCopen erakundeak XML interfaze bat definitu du. Interfaze hau daukaten programazio-inguruneetan IEC 61131-3 jarraituz gero, zuzenean lortzen dalkarreragina eta, ondorioz, kodea berrerabiltzea ere. Lan honetan gehiago eskaintzen duen bidea aurkezten da, edozein programazio-inguruneren elkarreragin lortzeko metodologia aurkezten baita, erabiltzaileak honela kontrol programen berrerabilera benetan aukeran izan dezan

Automation Architecture based on Cyber Physical Systems for Flexible Manufacturing within Oil&Gas Industry

[ES] Es evidente que en los próximos años gran parte de las tecnologías recogidas bajo el marco de la denominada Industria 4.0 tendrá un profundo impacto en todas las empresas y entre ellas, en las relacionadas con la explotación y producción de petróleo y gas. La automatización de bajo coste promueve arquitecturas de referencia rentables y nuevos enfoques de desarrollo para aumentar la flexibilidad y la eficiencia de las operaciones de producción en una planta industrial. En este sentido, OPC UA, proporciona acceso local y remoto a la información de planta, facilitando un mecanismo reconocido de integración tanto horizontal como vertical de manera correcta, segura y eficiente. El objetivo principal de este artículo es presentar una arquitectura abierta para la integración vertical basada en sistemas ciber-físicos de producción, configurados bajo la norma IEC 61499 y usando OPC UA, apta para su utilización en la fabricación flexible en la industria de petróleo ygas.[EN] It is clear that in the next few years most of the technologies involved in the so-called Industry 4.0 will have a deep impact on manufacturing companies, including those related to Oil & Gas exploration and production. Low cost automation promotes reference architectures and development approaches aiming at increasing the flexibility and efficiency of production operations in industrial plants. In this sense, OPC UA, in addition to allowing companies to join the Industry 4.0 initiative, provides local and remote access to plant information, enabling a recognized mechanism for both, horizontal and vertical integration in a reliable, safe and efficient way. The contribution of this article is an open architecture for vertical integration based on cyber-physical production systems, configured under IEC 61499 and using OPC UA, suitable to achieve flexible manufacturing within Oil & Gas industry.Este trabajo ha sido financiado por el MINECO/FEDER, UE del Gobierno de España bajo el proyecto DPI2015-68602-R y por el Gobierno Vasco/EJ bajo el reconocimiento de grupo de investigación IT914-16. Así mismo como al Gobierno Ecuatoriano a través de la Beca SENESCYT “Convocatoria abierta 2013”.García, MV.; Irisarri, E.; Pérez, F.; Estévez, E.; Marcos, M. (2018). Arquitectura de Automatización basada en Sistemas Ciberfísicos para la Fabricación Flexible en la Industria de Petróleo y Gas. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 15(2):156-166. https://doi.org/10.4995/riai.2017.8823OJS156166152DIAC, 2017. IEC 61499 Implementation for Distributed. Available at: https://eclipse.org/4diac/Claassen, A., Rohjans, S. & Lehnhoff Member, S., 2011. Application of the OPC UA for the Smart Grid. In 2011 2nd IEEE PES International Conference and Exhibition on Innovative Smart Grid Technologies. IEEE, pp. 1-8. Available at: http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6162627.Garcia, M. V. et al., 2014. Building industrial CPS with the IEC 61499 standard on low-cost hardware platforms. Proceedings of the 2014 IEEE Emerging Technology and Factory Automation (ETFA), pp.1-4. https://doi.org/10.1109/ETFA.2014.7005272Garcia, M. V. et al., 2015. Developing CPPS within IEC-61499 based on low cost devices. IEEE International Workshop on Factory Communication Systems - Proceedings, WFCS, 2015-July, pp.1-4.GmbH, 4DIAC Consortium. PROFACTOR, 2010. Framework for Distributed Industrial Automation and Control (4DIAC). Available at: http://www.fordiac.org.Hazarika, P. et al., 2015. 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Integración de comunicaciones a nivel de planta empleando sistemas ciber-físicos de producción de bajo coste

[Resumen] Los sistemas de automatización industrial actuales tienen que hacer frente a los desafíos que surgen al tratar de solventar las necesidades generadas por un mercado altamente competitivo. Estos desafíos conducen a la utilización de una nueva generación de sistemas de automatización basado en los denominados Sistemas Ciber-físicos de Producción (CPPS – Cyber-Physical Production Systems). Los CPPSs permiten la integración de sistemas de adquisición de datos tradicionales y novedosos sistemas de procesamiento inteligente de datos, con el objetivo de extraer información y mejorar el rendimiento general del sistema productivo. Para lograrlo, es necesario cerrar la brecha existente entre los sistemas de control y los niveles superiores. Este trabajo propone una aproximación en el desarrollo de aplicaciones bajo la norma IEC-61499 para el intercambio de datos entre el nivel de planta y las capas más altas empleando el estándar industrial OPC UA. La comunicación OPC UA ofrece mecanismos de suscripción que permiten una integración eficiente y sencilla de recursos que residen en diferentes dispositivos. Además, dado que la arquitectura OPC UA permite su ejecución incluso en dispositivos empotrados, la propuesta aportada en este artículo permite adquirir información de la planta empleando arquitecturas de bajo coste, al mismo tiempo que se posibilita un diseño basado en componentes con independencia de la plataforma hardware utilizada.Este trabajo ha sido financiado por la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) en el marco del proyecto UFI 11/28, por el MCYT y FEDER bajo el proyecto DPI2015-68602-R, y por el Ministerio de Educación e Investigación de Ecuador a través de subvención SENESCYT-2014Universidad del País Vasco = Euskal Herriko Unibertsitatea; UFI 11/28https://doi.org/10.17979/spudc.978849749808

Industri automatizazioan kontrol-programak berrerabiltzeko bidean

Gaur egungo industri aplikazioek sistema konplexuagoak, seguruagoak eta fidagarriagoak behar dituzte, bai eta malgutasun eta berrerabilgarritasun handiagokoak ere. Hori dela-eta, lehentasuna hartu dute garapen-ingurune ezberdinen integrazioak eta aldez aurretik beste aplikazioetarako sortutako kontrol-programen kodearen errerabilgarritasunak. Fabrikatzaileek sistemak programatzeko sistemetan IEC 61131-3 estandarrari jarraitzean datza helburu hauek lortzeko giltzarria. Honela, automatizazio-proiektuen egitura eta programatzeko lengoaiak batuz, kodea berriz erabiltzea lor daiteke. Benetako berrerabilerak, estandarrak definitzen dituen alderdiez gain, ingurune batetik beste batera transferitzeko mekanismoak eskatzen ditu. Lan honetaz diharduen PLCopen erakundeak XML interfaze bat definitu du. Interfaze hau daukaten programazio-inguruneetan IEC 61131-3 jarraituz gero, zuzenean lortzen dalkarreragina eta, ondorioz, kodea berrerabiltzea ere. Lan honetan gehiago eskaintzen duen bidea aurkezten da, edozein programazio-inguruneren elkarreragin lortzeko metodologia aurkezten baita, erabiltzaileak honela kontrol programen berrerabilera benetan aukeran izan dezan

Propuesta basada en modelos para la monitorización remota de procesos en la industria de producción de petróleo

[Resumen] Una de las bases sobre las que se asienta la cuarta revolución industrial es la accesibilidad a cualquier información relevante en tiempo real. Esto se alcanza conectando todas las instancias que conforman la cadena de valor. Lo que se persigue, en general, es la gestión de todo el proceso de la cadena de valor, que derivará en una producción más eficiente dando lugar a mejores productos y servicios. Las redes verticales tienen su fundamento en la utilización de sistemas de producción cíberfísicos (CPPSs) y en las organizaciones que posibilitan la integración vertical que va desde los sensores hasta el nivel de empresa de la compañía. Sin embargo, la interoperabilidad global solo se garantiza si se utilizan estándares industriales para modelar las vistas de las partes implicadas y comunicando los dispositivos presentes, diversos y heterogéneos. Este artículo está enfocado al área de la industria de procesos, en particular, a la de producción de petróleo. Para ello se presenta una propuesta de modelado basada en estándares industriales. El objetivo es generar la configuración del servidor OPC UA a partir de los modelos de la planta y de los dispositivos que suministran los datos. Se ha realizado la validación de estos modelos en parte del proceso que desarrolla la compañía Petroamazonas EP de Ecuador.Este trabajo ha sido financiado por el MCYT y FEDER del Gobierno de España bajo el proyecto DPI2015-68602-R y por la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) en el marco del proyecto UFI11/28Universidad del País Vasco = Euskal Herriko Unibertsitatea; UFI11/28https://doi.org/10.17979/spudc.978849749808