Mittwoch, 16. Juni 2021

KI für die industrielle Automatisierung

 Geht KI auch mit dem TIA-Portal? 

Warum denn nicht? Geht ja auch mit dem Raspberry und PLC-Arduino und Beckhoff und Rockwell AB und B&R und  ...  so ... weiter ....

KI in der Steuerungstechnik ist die Zukunft für Manager aus den Fachbereichen wie z. B. Automatisierung, Sondermaschinenbau und SPS-Hersteller und gleichzeitig der Untergang für Personalanbieter der Bereiche Programmierer nach IEC-61131-3. 

Das Thema KI ist der Knackpunkt für die industrielle Automatisierung. Denn dort wird keine Programmiersprache mehr verwendet. Also kein:
  • FUP
  • KOP
  • AWL
  • AS
aber, falls vorhanden, ST oder eine andere höhere Programmiersprache, damit die aus der KI gelernten Daten nach dem gelernten Muster (Ausgangslayer) verarbeitet werden können. Die SPS hat dabei nur die Funktionalität der Sicherheit zu tragen. Das bedeutet:

  • Keinen projektbezogenen SPS-Programmierer mehr
  • Die Inbetriebnahme erfolgt durch den Konstrukteur der Anlage
  • Machine- und Deep learning liefern gleichzeitig auch den Funktionsnachweis
  • Die SPS verarbeitet die Daten der Ausgangslayer nach dem Prinzip KI-B
  • Automatische Fehlererkennung
  • Automatische Qualitätsoptimierung
  • Automatische Hinweise für nicht gelernte Zustände der Anlage
  • Durch die backpropagation (KI-B) wird eine höchste Sicherheit gewährleistet
Dazu sind natürlich einige Dinge zu klären. Was ist KI-B und was bedeutet ML für diesen KI-Bereich? Außerdem gibt es viele, viele weitere Fragen zum Thema "Keine SPS-Programmierer mehr nötig".

OK - Das Thema steht und ich erarbeite derzeit jeweils einen Prototypen aus 4 verschiedenen Branchen. Diese werden nach Fertigstellung auf meinem YouTube-Kanal veröffentlicht und somit zur Diskussion gestellt. Zumindest ist das so geplant :).


Der erste Prototyp

Der erste Prototyp soll ein einfaches Beispiel aus der Pneumatik sein. Bei dieser Gelegenheit kann ich gleich die Teil-Oberfläche des KI-B-Robots erklären.



Hier wird ein Zylinder ein- bzw. ausgefahren. Die Funktionsbeschreibung soll nun über das ML erfolgen. Das wäre in Worten ungefähr so: Der Zylinder soll ausfahren, solange das Signal 'S1_V1' am Ventil den Zustand 'true' besitzt. Zwangsmäßig fährt der Zylinder dann aus oder ein. 

Wir haben es also mit einer einfachen Steuerung zu tun, welche recht simpel in ML erfasst werden kann. Hier sind die Reaktoren = Eingangssignale = LS1_C1, LS2_C1, die Betriebsart Manuell und Automatik. Die Aktoren = Ausgangssignale sind S1_V1. Also vorerst nur ein aktiver Ausgang.

Die oberen drei Kreise ermöglichen das ML mit Handbetrieb (Manuell) und das ML in Automatik. Im folgenden Bild ist der Zylinder ausgefahren, da das Signal am Ventil aktiv ist.


Der Lernmodus für die Automatik und den Handbetrieb sind gleich, damit das Ganze zur Erklärung nicht zu kompliziert wird. Das ML müsste also nur die Parameter Manuel und Automatik berücksichtigen. Zudem aber wird nur in der Automatik auch auf mögliche Fehler und Warnings hingewiesen. Diese Parameter sind somit auch Ausgangsparameter und werden automatisch vorerst unsichtbar (Hiddenlayer) hinzugefügt. 

Mit Beginn des ML wird grundsätzlich die bestehende Situation als Grundstellung = Ausgangsparameter gelernt.

Damit haben wir also doch einige Ausgangsparameter, welche automatisch generiert werden hinzubekommen.  Mit dem ML wird ebenfalls ein Weg-Zeit-Diagramm zur Kontrolle automatisch generiert und spiegelt so den Lernmechanismus wieder. 




Damit die Frage gleich vorweg beantwortet wird:

Natürlich werden auch analoge Signale als AI und AQ berücksichtigt. Zudem kommen Elemente wie Timer , PID und andere Dinge hinzu.

Dazu dann mehr bei den Prototypen Chemie und Zellentechnik. Nun werde ich das Video für den ersten Prototyp fertig stellen, damit zunächst die prinzipielle Vorgehensweise gezeigt werden kann. Auf das Ergebnis bin ich selbst gespannt 😉 

Nun ist der erste Prototyp fertig (Stand 19.07.2021). 








Anhang:

Zum Thema KI:

Seminarveranstalter zum Thema KI für die Automatisierung können sich gerne anbieten.
Sollte es das DIF noch geben, bitte melden sie sich.

Links zu meinen Themen ohne KI:
https://www.youtube.com/watch?v=Hsn4yTFUZ_s

Udemy zur Vorbereitung mit einer PLC-API:
https://www.udemy.com/course/scl-api-mit-dem-tia-portal/learn/lecture/26664222#overview