Интернет вещей на производстве
Индустриальный (часто Промышленный) Интернет Вещей (Industrial Internet of Things, IIoT) – интернет вещей для корпоративного / отраслевого применения - система объединенных компьютерных сетей и подключенных промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и ПО для сбора и обмена данными, с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека.
Рисунок 1. Сферы использования индустриального интернета.
Принцип работы технологии заключается в следующем: первоначально устанавливаются датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и человеко-машинные интерфейсы (дисплей и клавиатура) на ключевые части оборудования, после чего осуществляется сбор информации, которая впоследствии позволяет компании приобрести объективные и точные данные о состоянии предприятия. Обработанные данные доставляются во все отделы предприятия, что помогает наладить взаимодействие между сотрудниками разных подразделений и принимать обоснованные решения. Помимо этого, компании могут заменить быстро устаревающую бумажную документацию
Полученная информация может быть использована для предотвращения внеплановых простоев, поломок оборудования, сокращения внепланового техобслуживания и сбоев в управлении цепочками поставок, тем самым позволяя предприятию функционировать более эффективно.
Результаты использования IIoT платформ в разных отраслях промышленности:
1. Производство товаров. Оправданное привлечение таких технологий будет для компаний с такими основными характеристиками:
· большой ассортимент изготавливаемой продукции, а также многокомпонентные составляющие для выпуска готового товара;
· стремление снизить количество бракованной продукции, и ее дефектов с целью гарантии покупателям нужного качества конечного продукта;
· необходимость модернизации сервисного обслуживания уже имеющихся производств;
· желание создать условия для уменьшения затрат на энергообеспечение компании;
· изготовление товаров в сложных производственных ситуациях;
· потребность проводить качественное, оперативное и точное диагностическое обследование оборудования;
· обеспечение безопасности сотрудников в процессе эксплуатации аппаратов;
· повышение производительности машин и персонала, обеспечивавшего их обслуживания.
2. Системы энергоснабжения. Применение таких технологических разработок для этой сферы только начинается. Главными яркими примерами использования интернета вещей можно наблюдать при выборе счетчика электрической энергии с наличием специального программного обеспечения. Такое оборудование дает возможность оценивать общую ситуацию и в случае возникновения непредвиденных скачков напряжения в электросети или аварии совершать быстрое реагирования на проблему путем отключения питания. Полезным и достаточно востребованным вариантом внедрения таких разработок, для создания интеллектуальных сетей электропередач учитывая общую протяженность линий энергоснабжения на территории всей страны.
3. Совершение различных процессов транспортной логистики становиться намного проще с применением техники для удаленного мониторинга места нахождения объектов и быстрого устранения форс-мажорных обстоятельств. На сегодняшний день самое широкое применение промышленного интернета вещей отразилось в организации деятельности служб такси. Каналы информирования позволяют вызывать водителя через онлайн сервисы и отслеживать перемещение машин.
4. Микроклимат, уровень освещения и шума, концентрация вредных веществ – все эти показатели могут регулироваться с помощью системы датчиков на заводе любого типа.
Компоненты системы.
Развернуть IIoT-решение на заводе без контроллера не получится, он ядро любой системы — центр первичной обработки информации. На него поступают данные с датчиков и дальше отправляются либо в «облако», либо на исполнительные устройства.
Контроллер должен поддерживать определённый тип связи, которая будет удобна для завода. Например, если это небольшое производство, и там достаточно отслеживать передвижение сотрудников, подойдет RFID. Без RFID-технологии в принципе сложно обойтись, так как она обеспечивает умную систему доступа и контроля. RFID-метки прикрепляют, например, на производимые детали, чтобы проконтролировать все перемещения по цеху в нужной последовательности.
Для большого завода может пригодиться модуль LoRa для сбора и передачи телеметрии со всей территории. Чтобы следить за движущимися объектами (например, за рабочей техникой), потребуется GPS/ГЛОНАСС модуль.
Отдельная тема — характеристики условий эксплуатации контроллера. Отталкиваемся от особенностей завода. Если мы будет устанавливать контроллер во влажную или пыльную среду, нужен IP66. Если контроллер будет работать под водой — IP68. В некоторых случаях может потребоваться дополнительная обработка платы контроллера, обеспечивающей высокую степень защиты от вибрации или механической ударной нагрузки.
Пример реально используемого контроллера для реализации промышленного интернета вещей показан на рис.2.
Рисунок 2. Контроллер
Программирование промышленных контроллеров осуществляется на текстовых языках программирования, например Python.
На контроллере Arduino также можно реализовать часть функций промышленного интернета вещей но с гораздо меньшей надёжностью и производительностью, что допустимо использовать в системах, от которых не зависит здоровье человека или работоспособность дорогостоящего оборудования.
Датчики возможно использовать любые, в том числе и промышленные, обладающие высокой точностью измерений.
Для повышения надёжности системы используются резервный контроллер и Watchdog timer — WDT (внешнее устройство с таймером). Контроллер должен обращаться к устройству, например, раз в секунду (подтверждение того, что процессор исправно работает). Если в следующую секунду контроллер завис и не обратился, WDT выполняет рестарт системы.
Промышленные роботы-манипуляторы
Роботы-манипуляторы - осуществляет захват и перемещение предметов, а также для точного нанесения краски или клея на поверхность.
