nieuws

Voorbereiding machines op IoT door gebruik van slimme onderdelen

SCM

Het beheren van systeemoplossingen op basis van industriële pc’s is een vast onderdeel in het ontwerp van machines en systemen die operationeel betrouwbaar zijn. De volgende stap is het koppelen van slimme onderdelen onderling en deze aan te sluiten op het Internet of Things (loT). Onderdelen zoals frequentieregelaars, schakelaars en drukknoppen kunnen daardoor een cruciale rol spelen in industrie 4.0, stelt Eaton in een whitepaper.

Voorbereiding machines op IoT door gebruik van slimme onderdelen
Industry 4.0 vereist dat machines, apparaten, sensoren en mensen naadloos kunnen communiceren en gegevens delen, waardoor productiekosten omlaag gaan en er wereldwijd een duidelijk voordeel wordt gecreëerd ten opzichte van de concurrentie. Het gebruik van clouddiensten, productiebronnen en zelfs een volledige productielocatie kan volledig worden gekoppeld in een netwerk. In de automatiseringstechnologie is het vaak efficiënter om modulaire, gedistribueerde (of liever gezegd gedecentraliseerde) systemen te ontwikkelen, die de mogelijkheid bieden om de ontwikkelingsinspanning te verminderen, makkelijker upgrades uit te voeren en de onderhoudskosten te verlagen. Om dit streven te bereiken, is het nodig om van eenvoudige onderdelen zoals frequentieregelaars, motorbeveiligingsschakelaars, magneetschakelaars en drukknoppen communicatief vaardige apparaten te maken die onafhankelijke beslissingen kunnen nemen op basis van de beschikbare omgevingsgegevens. Op deze manier worden het intelligente onderdelen – of slimme onderdelen. In plaats van te worden beschouwd als het slotstuk van het machineontwikkelingsproces, zouden deze apparaten de eerste module moeten zijn voor een machine die wordt ontwikkeld voor Industry 4.0.

Cyber fysiek productiesysteem

Een onderdeel zoals een motor kan een cyber physical system (CPS – cyber fysiek systeem) worden door combinatie met sensoren. In een machine met meerdere motoren kunnen deze CPS’s met elkaar communiceren en een onafhankelijk ‘cyber physical production system’ (CPPS – cyber fysiek productiesysteem) worden. Alleen productiecommando’s (bijvoorbeeld een wijziging van configuratie) of CPPS-informatie die externe actie vereist (zoals voorspelbaar onderhoud) worden uitgewisseld op basis van industriestandaard protocollen zoals OPC-UA tussen de CPPS en de Smart Factory controller. Deze gedecentraliseerde benadering vermindert de hoeveelheid ‘big data’ die in de cloud wordt gecommuniceerd.

Motorbescherming met toegevoegde waarde

Een voorbeeld van hoe een apparaat met deze technologie slim kan worden, is de PKE elektronische motorbeveiligingsschakelaar. Door deze en andere slimme apparaten, zoals sensoren en aandrijvingen, aan te sluiten op een intelligent bedradingssysteem verandert het schakelapparaat in een CPS. Via de elektronische unit kunnen de beveiligingsschakelaars gegevens verzamelen zoals de motorstroom, overbelasting bij verschillende items of statusinformatie, en dit doorgeven via het intelligente bedradingssysteem. Dit is op zich niet voldoende om te voldoen aan alle vereisten van een smart device, zonder de verbindingsmodule die wordt gebruikt voor het intelligente bedradingssysteem uit te rusten met de nieuwe generatie ASIC-module (application-specific integrated circuit). De module kan niet alleen de gegevens die door de motorbeveiligingscomponent of andere onderdelen worden geleverd, analyseren, maar de module heeft ook een programmageheugen en berekeningscapaciteit voor het analyseren en interpreteren van de gegevens om autonome beslissingen te nemen, zoals het verlagen van de snelheid van de aangesloten motor. In combinatie met andere sensoren creëert dit een CPS, bijvoorbeeld een transportelement van een loopbandsysteem, die dan in staat is om onafhankelijk te communiceren met een andere CPS. Hierdoor worden de eerste modules geleverd van een consistent, modulair en gedecentraliseerd systeem.

Afwijkingen detecteren

Alle afwijkingen in de normale motorstroom worden direct gedetecteerd, en dit gebeurt zonder aanvullende inspanning en kosten die verband houden met extra meettechnologie. Bij toepassing van pompen kan een daling in de stroom bijvoorbeeld aangeven of de pomp droog loopt. Indien er een dreiging van overbelasting bestaat, kunnen tegenmaatregelen worden uitgevoerd binnen de machine of het systeem die voorkomen dat de stroomonderbreker wordt geactiveerd wat leidt tot machine-uitvaltijd, enzovoort.

Intelligentie

Intelligente bedrading biedt duidelijke voordelen zoals het makkelijk en snel configureren van maximaal 99 apparaten als slimme apparaten op een kabel met een lengte van maximaal 600 meter. Motorstarters, softstarters, frequentieregelaars, beveiligingsschakelaars, aardlekschakelaars evenals drukknoppen, gesitueerd in een geschikte kleine behuizing of behuizing met hoge beschermingsgraad, kunnen op de exacte plek op de locatie worden geïnstalleerd, waar ze een CPS zullen vormen met de motor.

Basisprincipe

Eén basisprincipe is om consistent het gedistribueerde model te volgen. Veel industrieën en bedrijven, met name in de werktuigbouwkunde, bevinden zich in een vroege fase bij het toepassen van deze benadering, omdat de juiste technologieën tot nu toe niet beschikbaar waren. Het is vanzelfsprekend dat conventionele en centraal beheerde machines mogelijkheden bieden tot aansluiting op de wereld van Industry 4.0. Het gebrek aan naadloze connectiviteit betekent echter dat deze oplossingen omwegen blijven en dat de talloze voordelen van het Internet of Things voor machineontwerp nog steeds niet ten volle benut worden. De bedrijven die net beginnen met het gebruiken van CPS’s en het werken in termen van een verdeelde benadering zullen eerder vroeger dan later van deze voordelen profiteren.

De volledige whitepaper van Eaton is hier te downloaden. Eaton ontwikkelt onderdelen, systemen en oplossingen waarmee klanten de basisprincipes van Industry 4.0 kunnen implementeren in hun producten, ongeacht of het kleine, compacte machines zijn of complexe uitgestrekte systemen.

Reageer op dit artikel