Témata
Reklama

Příprava strojů pro připojení do průmyslového internetu věcí

Řešení řídicích systémů založených na průmyslových počítačích představují pevné instalace v podobě strojů a systémů, které prokazují provozní spolehlivost. Nyní se sektor automatizace sloučil s první generací informační technologie, další krok představuje zapojení inteligentních komponent do sítě a jejich připojení k internetu věcí (IoT).

Čtvrtá průmyslová revoluce vyžaduje stroje, zařízení, senzory a osoby, které jsou schopné komunikovat a sdílet data bezproblémově, čímž dojde ke snížení výrobních nákladů – a to znamená jasnou výhodu v globálním konkurenčním prostředí. Při využití cloudových služeb, výrobních zdrojů a dokonce celých výrobních prostor lze vše společně propojit do sítě. V automatizační technologii je častěji efektivnější vyvíjet modulární, distribuované (nebo spíše decentralizované) systémy, které nabízejí příležitost snížit náklady na vývoj, snadnější aktualizace a snížit náklady na údržbu.

Reklama
Reklama
Reklama

Propojování strojů a systémů do IoT prostřednictvím inteligentních komponent

Pro dosažení tohoto cíle je nezbytné jednoduché komponenty, mezi něž patří frekvenční měniče, ochranné prvky, přepínače a tlačítka, převést na komunikační zařízení, která mohou činit nezávislá rozhodnutí na základě dostupných údajů ze zařízení. Tímto způsobem se z nich stanou inteligentní komponenty – nebo chytrá zařízení. Tato zařízení by měla být prvními moduly pro stroje určené pro 4. průmyslovou revoluci, než aby byla zvažována na konci procesu vývoje stroje.

Výrobní zdroje globální „smart factory“ jsou horizontálně integrovány do sítě zákazníků, firem zabezpečujícíh logistiku, obchodních partnerů apod.

Od chytrého zařízení ke kyberfyzickému výrobnímu systému

Komponenta, jako je motor, se může v kombinaci se senzory a chytrými zařízeními stát kyberfyzickým systémem (CPS). Tyto CPS systémy u stroje s několika motory mohou komunikovat mezi sebou navzájem, a stát se tak nezávislým kyberfyzickým výrobním systémem (CPPS). Pouze výrobní příkazy (například změna konfigurace) nebo informace CPPS, které vyžadují externí jednání (například prediktivní údržba), jsou na základě standardních průmyslových protokolů OPC-UA vyměňovány mezi CPPS a řídicím prvkem „smart factory“. Tento decentralizovaný přístup snižuje množství „velkých dat“ komunikovaných s cloudem.

Několik autonomních kyberfyzických systémů (CPS) je vertikálně integrovaných do kyberfyzického výrobního systému (CPPS), který je připojen ke cloudu „smart factory“ a řízen správcem.

Ochrana motoru s přidanou hodnotou

Příkladem, jak se zařízení s touto technologií může stát inteligentním, je elektronický spouštěč motoru PKE nebo frekvenční startér DE1 společnosti Eaton. Propojením těchto a dalších chytrých zařízení, jako jsou senzory a pohony, do inteligentního propojovacího a komunikačního systému SmartWire-DT společnosti Eaton, se spínací zařízení jednoduše promění v CPS. Zařízení PKE a DE1 mohou prostřednictvím elektronické jednotky shromažďovat údaje, jako je proud motoru či přetížení spolu s různými položkami stavových informací, a předávat je přes inteligentní propojovací systém. Toto samo o sobě není dostatečné pro splnění všech požadavků chytrého zařízení bez propojovacího modulu používaného pro inteligentní propojovací systém, který je vybaven nejnovějším modulem ASIC.

Modul ASIC umí nejen analyzovat údaje dodávané ochrannou komponentou motoru, jako je frekvenční startér, ale také disponuje dostatečnou programovou pamětí a výpočetní kapacitou pro analýzu a vyhodnocení dat a činění nezávislých rozhodnutí, např. snížení rychlosti připojeného motoru. To v kombinaci s dalšími senzory vytváří CPS, například transportní prvek pásového dopravního systému, který je schopný nezávisle komunikovat s dalším CPS. Toto poskytují první moduly konzistentního, modulárního a decentralizovaného systému.

Jakékoliv odchylky od běžného proudu motoru jsou okamžitě detekovány a děje se to bez jakéhokoliv dodatečného úsilí a nákladů souvisejících s dodatečnou měřicí technologií. Stoupající hodnoty mohou indikovat příznaky opotřebení a pomoci při včasném plánování údržby. V tomto případě může aplikace s čerpadly například identifikovat pokles proudu a detekovat, že čerpadlo běží na sucho. Pokud hrozí přetížení, je v rámci stroje nebo systému možné implementovat opatření, které zabrání motorovému spouštěči vypnout a způsobit tak prostoj stroje. Když naopak vezmeme v potaz stav zatížení motorů v různých klimatických podmínkách, dopravní pás lze zatížit ideálně, aby systém vždy poskytoval maximální výrobní kapacitu bez přetížení zahrnutých komponent. Použití chytrých zařízení v tomto případě zajistí spolehlivý provoz a zvýšenou dostupnost, zatímco podporuje maximální pracovní zatížení.

Chytrá data. Systémy CPS autonomně řídí procesy mezi sebou.

Vytvoření CPS z komponent v řídicím rozváděči a v terénu

Použití inteligentního propojovacího a komunikačního systému není omezeno pouze na řídicí rozváděč. Jeho využití lze aplikovat i v periferiích s využitím I/O modulů se stupněm krytí IP67. Inteligentní propojení nabízí jasné výhody, protože až 99 zařízení lze jednoduše a rychle nakonfigurovat jako chytrá zařízení na kabelu o délce až 600 m. Spouštěče motorů, softstartéry, frekvenční měniče, jističe, miniaturní jističe, proudové chrániče a tlačítka s vysokým stupněm krytí nebo ve vhodném malém krytu lze instalovat na stejném místě v terénu, kde spolu s motorem utvoří CPS.

Při instalaci rozšíření je skutečná síla znázorněna stroji s distribuovanou strukturou (obzvláště pokud vyhovují systému čtvrté průmyslové revoluce). To platí bez ohledu na to, zda se rozšíření instaluje při prvním spuštění stroje, nebo až po jeho zaběhnutí. Problémy s nedostatkem prostoru v řídicím rozváděči jsou minulostí, protože klíčové senzory a spouštěče se instalují v terénu. Dodatečné I/O moduly pro centrální PLC nejsou vyžadovány.

Základním principem je konzistentně dodržovat distribuovaný model. V mnoha odvětvích průmyslu, především v mechanickém inženýrství, jsou společnosti v rané fázi používání tohoto principu, protože až doposud nebyly dostupné ty správné technologie. Konvenční, centrálně řízené stroje očividně nabízejí příležitosti k připojení do světa 4. průmyslové revoluce. Avšak nedostatek bezproblémové konektivity znamená, že jsou tato řešení pouze dočasná a mnoho výhod, které internet věcí může přinést pro návrh strojů, je ještě nevyužito. Tyto společnosti právě začínají s využíváním systémů CPS a fungování v rámci distribuovaného přístupu tyto výhody přinese spíše dříve než později.

Společnost Eaton si před sebe vytyčila cíl poskytovat podporu v oblasti mechanického inženýrství vytvářením produktů, které jsou připravené pro IoT. Společnost zabývající se řízením elektrické energie vyvíjí komponenty, systémy a řešení, která všem zákazníkům do svých produktů umožní implementovat základní principy 4. průmyslové revoluce bez ohledu na to, zda se jedná o malé kompaktní stroje, nebo rozlehlé komplexní systémy.

Jeden z hlavních úkolů společnosti je pomoci především středně velkým firmám v oblasti mechanického inženýrství, aby jejich produkty byly připravené pro IoT. V rámci programu „Autorizovaný partner jednoduchých řešení“ společnost Eaton spolupracuje se sítí aplikačních specialistů, aby mohla svým zákazníkům nabídnout i další řešení, kromě komponent a propojovacích systémů.

Eaton

KSiwek@technical-group.com

Reklama
Vydání #9
Kód článku: 170926
Datum: 12. 09. 2017
Rubrika: Výroba / Průmysl 4.0
Autor:
Firmy
Související články
Urychlete svoji digitální transformaci

Jak může strategie digitální transformace, jejíž součástí je přechod na moderní distribuovaný řídicí systém, pomoci výrobcům dosáhnout vyšší produktivity, ziskovosti a snížit rizika? To se dozvíte, pokud se začtete do následujících řádek.

Chytré brýle pro průmysl

Chytré brýle a rozšířená realita se v posledních letech staly dalším trendovým tématem v průmyslovém prostředí. Na rozdíl od umělé inteligence, která je založena na strojovém učení a u které jsou stroje určeny k dlouhodobému nahrazení lidského faktoru, sleduje rozšířená realita jiný cíl: podporovat člověka v průmyslových procesech. Zde vstupuje firma Ayes, která představuje jedničku v oblasti hands-free technologií pro průmysl, chytré brýle RealWear HMT-1.

Virtuální a rozšířená realita zvyšuje konkurenceschopnost

Dnes již máme řadu možností, jak můžeme v byznysu prakticky využít virtuální a rozšířenou realitu. A to doslova ve všech dostupných oborech a firemních procesech.

Související články
Cesta k inteligentní výrobě

Existuje pádný důvod, proč je vytvářen globální tlak na rozvoj inteligentní výroby – díky důslednému propojování výrobních podniků a zajištění zásadních výrobních informací přináší výrobcům téměř neomezené příležitosti ke zlepšování provozních operací či vytváření přidané hodnoty a usnadňuje odpovědi na otázky, jak řešit nedostatek pracovníků s odpovídajícími schopnostmi.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Digitálne dvojča & Factory Twin

Uplatnenie digitalizácie vo výrobe predstavuje revolučnú zmenu. Táto zmena má paradigmatický charakter, pretože sprístupňuje dáta z výroby všetkým výrobným prvkom, čo umožňuje uplatnenie nových systémov riadenia výroby v reálnom čase.

Výrobu ovládne chytrý software

V souvislosti s Průmyslem 4.0 se často hovoří o inteligentních, navzájem komunikujících strojích. Chytré však nejsou ani tak stroje, jako spíše software, který je řídí.

Efektivní komunikace člověka a stroje

Koncepce moderních provozních systémů mohou zjednodušit pracovní procesy, šetřit čas a snižovat rizika chyb.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Bezpečnost vašich dat stokrát jinak

V minulých dílech hovořil prof. Vladimír Smejkal o bezpečnostní politice informační bezpečnosti. Nyní se dozvíme, co by měla obsahovat a jak s ní nakládat – od formulování, přes schválení a dodržování až po kontroly a postihy za porušování. Problémy dělá nejen neexistence, ale ani neprosazování či přímo ignorace politiky vedením a zaměstnanci.

Bezpečnost vašich dat stokrát jinak

Ve třetím podcastu nás prof. Smejkal seznámí s faktem, že bezpečnostní opatření nám mohou být uložena zákonem i s tím, že každý subjekt se může vyskytnout z hlediska kybernetické bezpečnosti ve třech stavech: 1. nedotčený KB, 2. opatření provedena, ale neví, zda a jak fungují, 3. trvalý proces fungujícího ISMS (systému řízení bezpečnosti informací). A nejen to…

Inovace: Změna úhlu pohledu

Určitě jste to zažili taky. Je večer, jasná obloha a vy vidíte, jak měsíc balancuje přesně na špičce věže kostela. Stačí ale malá změna úhlu pohledu a měsíc je jinde. Jaký je váš úhel pohledu na inovace ve strojírenství?

Zájem hackerů může vyvolat i maličkost

Digitalizace a automatizace kromě výhod přináší i nutnost zavedení nových principů práce s daty. Ta představují v produkci jakékoli firmy zcela novou hodnotu a jejich zneužití může být nepříjemné.

Včera, dnes a zítra – IT společnosti

Průmysl České republiky se v důsledku anticovidových opatření nachází v přelomové době. V našem seriálu postupně hovoříme s představiteli stěžejních průmyslových oborů, abychom se dozvěděli, jak vidí současnost a jak budoucnost. Dalším, na koho jsme se obrátili, je prof. Vladimír Smejkal, z Fakulty podnikatelské VUT v Brně, odborník v oblasti práva a bezpečnosti informačních systémů a kyberkriminality.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit