Komunikacja

Na co zwrócić uwagę rozpoczynając projekt Industrial Internet of Things

Uważasz się za inżyniera systemów Internet of Things? Powinieneś. Co naprawdę oznacza ten termin? Zgodnie z definicją podaną w Wikipedii, Internet of Things to “sieć fizycznych obiektów z wbudowanymi układami elektronicznymi, oprogramowaniem, czujnikami i systemem łączności, umożliwiających wymianę danych z producentem, operatorem i/lub urządzeniami współpracującymi…” Dla ciebie, jako weterana z branży automatyki przemysłowej brzmi to znajomo. Przecież łączymy inteligentne urządzenia z sieciami sterującymi już od dekad. Jesteśmy pionierami!Po co więc to całe zamieszanie? Przeglądając magazyny poświęcone automatyce przemysłowej i serwisy internetowe można odnieść wrażenie, że Internet of Things to coś o czym wszyscy mówią. W przemyśle używane są również określenia “Industrial Internet of Things”, “Industry 4.0” i inne. Ale rozpatrując sprawę fundamentalnie, czym się różni ten modny obecnie termin od zwykłego połączenia przekaźnika zabezpieczającego silnik z zakładową siecią komunikacyjną, tak jak było to realizowane już 20 lat temu?

IIoT

Można powiedzieć, że to w zasadzie ten sam pomysł. Industrial Internet of Things (IIoT) oznacza wykorzystanie inteligentnych urządzeń, takich jak czujniki wizyjne, napędy VFD czy sterowniki PLC do dostarczania danych pozwalających zwiększyć efektywność procesów przemysłowych. IIoT to nazwa trendu zachodzącego w produkcji i kontroli procesów przemysłowych już od lat – pamiętasz określenie “shop floor to top floor”? IIoT przewiduje zbieranie większej ilości danych od stale rosnącej liczby urządzeń inteligentnych, a następnie wykorzystanie wydajnych narzędzi analitycznych do wykrywania i eliminowania strat.

Zdalne monitorowanie i dostęp

Wiem, kontrolowaliśmy zdalnie sterowniki PLC już od wielu lat! Kiedyś przez określenie zdalnego dostępu należało rozumieć zainstalowanie modemu szeregowego na specjalnej linii telefonicznej, tak więc zdalny dostęp ograniczony był jedynie do maszyn wykonujących najbardziej krytyczne operacje.

Tym, co zmieniło świat IIoT jest rozprzestrzenienie się systemów łączności bezprzewodowej, w tym zwłaszcza sieci telefonii komórkowej i bezprzewodowych sieci LAN. Według niektórych szacunków 85% ludności świata znajdzie się w obrębie szybkich komórkowych sieci danych do roku 2017. Przyniesie to skutki, które powinny zmienić nasze podejście do tematyki zdalnego dostępu i monitorowania urządzeń. Po pierwsze, możliwe będzie zdalne zbieranie o wiele większej ilości danych z urządzeń. Od roku 2008 średni koszt transmisji 1 MB danych zmniejszył się o 98% z 0,46 USD do 0,01 USD. Dlatego też można obecnie bez problemu zapewnić zdalny dostęp do danych, które jeszcze do niedawna uważaliśmy za mało istotne do transmisji.

Po drugie, wraz z szybkim rozwojem internetowych interfejsów użytkownika, te same technologie pozwalają zapewnić zdalny dostęp do aparatury przemysłowej i danych procesowych, które mogą być teraz monitorowane przez większą liczbę użytkowników z różnych szczebli firmy.

Po trzecie, konstruktorzy maszyn i inżynierowie odpowiedzialni za nadzór nad rozproszonymi operacjami globalnymi mogą zapewnić łączność ze swoimi systemami bez konieczności budowania własnej infrastruktury i integracji urządzeń końcowych. Dzięki ogólnodostępnym na całym świecie sieciom telefonii komórkowej, inżynierowie mogą zaprojektować cały system bazując na jednej technologii standardowego połączenia zdalnego i oczekiwać jego poprawnej pracy bez względu na miejsce pracy maszyny. Ponadto, korzystając z urządzeń mobilnych mogą oni uzyskiwać zdalny dostęp z dowolnej lokalizacji.

Kontrola maszyn i procesów

Technologia IIoT to nie tylko zdalny dostęp do maszyn w oparciu o sieć telefonii komórkowej. Jesteśmy świadkami powstawania wielu nowych technologii sieciowych opartym na Internecie, zapewniających łączność między czujnikami, interfejsami operatorskimi, kontrolerami i systemami ERP. Najwięksi producenci urządzeń automatyki, tacy jak Rockwell Automation i Schneider Electric już od ponad dekady oferują systemy łączności ze sterownikami PLC i innymi współpracującymi z nimi urządzeniami, oparte na przemysłowym Ethernecie. Protokoły Industrial Ethernet, takie jak EtherNet/IP opracowany przez ODVA zapewniają parametry wymagane w systemach automatyki oraz interoperacyjność umożliwiającą współpracę z ogromną infrastrukturą sieciową bazującą na protokole IP, do której dostęp ma praktycznie każda organizacja.

W wielu zastosowaniach przemysłowych powstaje problem komunikacji z elementami ruchomymi, takimi jak czujniki i siłowniki. Można go rozwiązać stosując wiele dostępnych produktów, takich jak pierścienie ślizgowe, elastyczne prowadnice kablowe i girlandy.

Te elementy wymagają jednak mocowania na stałe, zwiększając koszt i złożoność maszyn oraz wprowadzając konieczność ich serwisowania. Tymczasem przemieszczamy się przecież na zewnątrz pokojów i budynków bez kabli łączących nas z Internetem! Dzisiejsi inżynierowie automatycy wykorzystują technologie przemysłowe bazujące na protokole IP do projektowania bardziej niezawodnych sieci nadających się do współpracy z elementami ruchomymi.

Mobilność zasobów

Nowością wprowadzaną przez technologię IIoT jest możliwość uzyskania połączenia z siecią w dowolnym miejscu na terenie zakładu. W starszych systemach było to możliwe jedynie w miejscach zainstalowania gniazd sieciowych. Operatorzy mieli możliwość uruchomienia maszyny tylko z jednej lokalizacji – panelu operatorskiego. Inżynierowie nadzorujący mogli programować sterowniki PLC jedynie poprzez podłączenie do nich lub do sieci fizycznej odpowiednich adapterów.

W świecie, w którym mogę zaprogramować domowy termostat przechadzając się po lotnisku, nie musimy funkcjonować w ten sposób! Systemy automatyki korzystają obecnie z tego samego schematu dostępności sieci, co w przypadku naszych mieszkań i biur.

Punkty do rozważenia

Industrial Internet of Things otwiera nowe możliwości przed systemami automatyki, tak więc powinieneś już zacząć planować kiedy również twój system uzyska status “IIoT Ready.” Dobrą wiadomością jest to, że prawdopodobnie większość niezbędnego sprzętu jest już zainstalowana – inteligentne urządzenia do pracy w terenie, sieć przemysłowa, a może nawet sama infrastruktura IP. Powinieneś jeszcze rozważyć kilka rzeczy decydujących o tym, jak twój system wpisze się w nową erę skomunikowanych urządzeń.

  • Migracja między sieciami – Choć wiele twoich urządzeń do pracy w terenie jest prawdopodobnie podłączonych do sieci, najpewniej nie jest to sieć bazująca na protokole IP. Ale bez obaw! Gdy tylko stwierdzisz konieczność przeniesienia danych urządzeń do systemu wyższego poziomu, nie będziesz musiał pozbywać się swojej sprawdzonej w działaniu, dotychczasowej sieci. Dzięki bramkom dostępowym i modułom do obsługi konkretnych protokołów instalowanym w twoim kontrolerze, będziesz mógł łatwo łączyć starsze sieci z aplikacjami bazującymi na protokole IP, wymagającymi pobierania danych z urządzeń. Udostępnianie danych z urządzeń inteligentnych wnosi wartość dodaną do twojego systemu, ale nie wymaga przy tym wymiany wszystkiego, co już się w nim znajduje.
  • Cyberbezpieczeństwo – Choć interoperacyjność w przypadku IIoT daje ogromne korzyści, niesie też ze sobą nowe wyzwania w zakresie bezpieczeństwa, z którymi przyjdzie się zmierzyć. W rzeczywistości wiele systemów automatyki jest już podłączonych do sieci, więc na pewno zdajesz już sobie sprawę z istniejących zagrożeń. Ważne jest określenie jacy użytkownicy powinni mieć dostęp do jakich urządzeń, które połączenia są niezbędne, a które niepotrzebne oraz jak chronione są dane wychodzące poza granice sieci firmowej.
  • Zaczynaj od minimum – Sprzedawcy zawsze snują wielkie wizje na temat tego, co IIoT może zaoferować producentom. Ale pamiętaj, że nie musisz od razu wprowadzać rewolucji, aby odnieść pożytek z IIoT. Przyjrzyj się aplikacjom z twojej branży, w których ma to sens i przeprowadź próby. Jedną z największych zalet koncepcji IIoT jest jej skalowalność – aplikacje internetowe mogą być równie dobrze zainstalowane jednorazowo, jak i w milionie kopii. Wybierz interesującą aplikację i uruchom ją wstępnie na małym obszarze. Nie ma lepszego sposobu poznania nowej technologii niż wypróbowanie jej.
  • Uzyskaj pomoc – Najważniejsze jest, abyś współpracował z dostawcami, którym możesz zaufać. W dziedzinie sieci przemysłowych firma ProSoft Technology pomaga inżynierom zapewnić wzajemną komunikację między różnymi urządzeniami już od ponad 25 lat. Możemy pomóc ci rozwijać IIoT, począwszy od skomunikowania starszych sieci Modbus i PROFIBUS po zapewnienie zdalnego dostępu do urządzeń przez sieć telefonii komórkowej. Kiedy będziesz gotowy rozpocząć kolejny etap swojej podróży do IIoT, możemy ci w tym pomóc!

Autor: Keith Blodorn – dyrektor działu Program Management w ProSoft Technology. Pracuje w sektorze automatyki przemysłowej od ponad 20 lat.

Comments Closed

Comments are closed. You will not be able to post a comment in this post.