magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

Farnell lidAz ipari tárgyak internete (IIoT) alkalmazások kritikus elemei az érzékelők, amelyek lehetővé teszik a pontos és valós idejű adatgyűjtést a környezeti viszonyokról, mielőtt az adatokat továbbítanák a helyben, illetve a felhőben működő számítógépeknek.

 

A környezeti érzékelés és az intelligens algoritmusok elosztott számítástechnikai architektúrában történő egyesítésével a mérnökök radikálisan átalakíthatják a folyamatokat, ami új megközelítéseket tesz lehetővé az automatizálás és a vezérlés terén. A felhőalapú számítógépeken futó analitikai szoftverek a hatalmas adatmennyiséget használható információvá tudják alakítani olyan alkalmazások számára, mint a megelőző karbantartás, az energiafogyasztás csökkentése és a minőség javítása.
Megfelelő architektúrával és érzékelési technológiákkal az IIoT nem csak kiterjedt pénzügyi forrásokkal rendelkező szervezetek számára áll rendelkezésre. Az intelligensebb érzékelők új generációja – amelyet úgy terveztek, hogy könnyebben telepíthető és kezelhető legyen – a kis- és középvállalkozások számára is megkönnyíti az IIoT által lehetővé tett technikák használatát. Az érzékelők már most is elterjedtek a termelésben, mivel sok szerszámgép rendelkezik saját belső érzékelőkkel, amelyeket azért szereltek fel, hogy biztosítsák a tűréshatáron belüli működést. Ezek az érzékelők azonban általában zárt rendszerbe illeszkednek, és nem biztosítanak könnyű hozzáférést az adatokhoz, de ez is változóban van.
Egyre növekvő tendencia nyíltabb módon fejleszteni az eszközöket és a robotokat, hogy támogassák az új programok és képességek telepítés utáni betöltését a rugalmasabb gyártási folyamatok érdekében. A berendezésgyártók körében is egyre nyilvánvalóbb, hogy ezeknek a rendszereknek együtt kell működniük egymással a rugalmas gyártás támogatása érdekében. Például egy eszköz beállíthatja a festék viszkozitását, hogy kompenzálja a környezeti hőmérséklet és páratartalom változásait. Alternatív megoldásként az ellenőrző eszközök visszajelezhetnek a kész alkatrészekre vonatkozó információkról, így a tűrésen kívül eső berendezések, szerszámok reagálhatnak, vagy karbantartás céljából megjelölhetők.
A rugalmasság iránti igény következtében a hagyományos szállítószalagokat – amelyek folyamatos anyagáramlást és megállás nélkül folyamatban lévő munkát igényelnek – kicserélik vagy korszerűsítik, hogy megfeleljenek a terméktípusok gyors változtatási igényeinek. Ehhez olyan érzékelőkre van szükség, amelyek nemcsak az egyes szerszámgépeken belül, hanem a munkafolyamat közben is képesek a termékek jelenlétét nyomon követni.
Az olyan technológiákat, mint a helyzetérzékelés, a képalkotás és az RFID használják a gyártás folyamatának nyomon követésére, garantálva, hogy időben és biztosan léphetnek a következő pontra, továbbá hogy a szerszámok és berendezések is tudják, mikor kell várakozni, és mikor kell elkezdeni a részmunkafolyamatot. A környezeti érzékelők létfontosságú adatokat szolgáltatnak a páratartalomról és a hőmérsékletről, amelyek befolyásolhatják az anyagtulajdonságokat. Ennek eredményeként szükség van az érzékelési módok széles körének használatára, könnyű telepítéssel kombinálva – a megfelelő típusú érzékelők alkalmazására a megbízható kommunikáció érdekében.

 

A vezeték nélküli kapcsolat kritikus fontosságú

Nagyon gyakran előfordul, hogy a meglévő szerszámgépekbe már beépített érzékelők mellé új érzékelők felszerelésére van szükség utólagosan, így a telepítés egyszerűsége abszolút követelmény. A vezeték nélküli kommunikáció kulcsfontosságú technológia ennek a megvalósításában. Az olyan vezeték nélküli technológiák, mint a Bluetooth, a LoRaWan és a Sigfox, sokkal könnyebbé teszik az érzékelők telepítését pontosan oda, ahol szükség van rájuk – példának tekinthetők a különböző gyártási cellákat elválasztó fotoelektromos fényfüggönyök, amelyek egy üzem egyébként nyitott részén is lehetnek. A vezetékes hálózati kapcsolat biztosítása kérdéses, különösen akkor, ha a későbbi változtatások miatt a fényfüggöny vagy hasonló fotoelektromos jelenlét-érzékelők mozgatására vagy átállítására van szükség. Vezeték nélküli kapcsolat esetén csak egy áramforrásra van szükség, és az alacsony fogyasztású érzékelők egyszerűen támaszkodhatnak a helyi akkumulátorokra.

 

Rendelkezésre álló átjárók a perem és a felhő integrálásához

A szabványos vezeték nélküli protokollok használatával a mérnökök létrehozhatják a kompatibilitást a legszélesebb körű átjárókkal. Ezek az átjárók biztosítják, hogy az adatcsomagok megfelelően legyenek formázva IP-keretekké, hogy továbbítsák azokat a felhőbe vagy a peremhálózati számítógépekre, amelyek regisztráltak az adatok fogadására. A szabványos protokollok használatával a funkcionalitás frissítései könnyen támogathatók akár az éteren keresztül küldött firmware-frissítésekkel, akár az ugyanazt a protokollt támogató új hardvereken keresztül.
A vezeték nélküli érzékelők használatának másik fő előnye, hogy legtöbbjük tartalmazza a saját mikrovezérlőit, amelyek képesek kezelni az adatfeldolgozást és a formázást az átvitel előtt. Ez a helyi intelligencia felhasználható a nem lényeges adatok kiszűrésére. Például egy helyzetérzékelőnek csak akkor kell aktiválnia magát, ha hatótávolságban lévő objektumot érzékel, ahelyett hogy negatív észleléseket táplálna egy átjáróhoz a vezeték nélküli kapcsolaton keresztül. Ez segít minimalizálni a nem releváns adatokat, és enyhíti a kiszámítási terhet a szervereken. A helyi feldolgozás is előreléphet, például az intelligens fotoelektromos szenzorok klaszterei képesek észlelni az objektum szerkezetének mintáit, és riasztást adnak ki, ha az nem felel meg a várt körvonalnak, esetleg egy kifinomultabb képérzékelőt figyelmeztetve arra, hogy ébredjen fel, és vizsgálja meg az objektumot, mielőtt további riasztásokat indítana. Mivel azonban a mintadetektálás autonóm módon történik az érzékelőben, nem pedig egy helyi programozható logikai vezérlő (PLC) központi processzorán belül, ez csökkenti a terhelést és növeli a régebbi berendezések élettartamát, amelyekre még mindig szükség lehet az üzemben.
Az ilyen intelligens objektumérzékelő és képalkotó érzékelők jelentősen javíthatják a gyártás rugalmasságát – távolról is programozhatók megfelelő paraméterekkel, valahányszor szükség van egy termékcserére. A gyártás, az ellenőrzés, a csomagolás és a szállítás akár egyetlen egységnyi tételméretre is beállíthatók, támogatva a testreszabást tömeggyártási árakon.

 

Intelligens környezeti, gépi és biztonsági érzékelők

Az intelligens szűrési képesség az Omega Layer N intelligens érzékelőinek csak az egyik jellemzője (1. ábra). Az érzékelő modulokat úgy tervezték, hogy könnyen telepíthetők és kezelhetők legyenek. Az érzékelők egy gombnyomással könnyen párosíthatók egy Layer N átjáróval, így automatikusan csatlakozhatnak a Layer N felhőeszközéhez. A régi eszközökkel való kompatibilitás fenntartása ugyanakkor a Modbus-interfész moduljaival lehetséges.

 

Farnell 1

1. ábra Az Omega Layer N intelligens érzékelője

 


A Layer N megoldásának kulcsfontosságú tulajdonsága, hogy megkönnyíti az integrációt, és biztonságos adatkommunikációt tesz lehetővé. Az Omega úgy tervezte meg a Layer N eszközt, hogy a fenyegetéscsökkentő biztonsági intézkedések legyenek beépítve az alkalmazott érzékelő, átjáró és felhőplatformok közötti zónákba. A biztonságra való összpontosítás a Layer N egy másik nagyon fontos előnyével jár, amely a nagy hatótávolságú kommunikáció támogatását jelenti. A nagy egyetemek és a terepi létesítmények különösen ki vannak téve annak, hogy az adataikhoz vezeték nélkül illetéktelenek hozzáférjenek. Az FHSS (frekvenciaugrásos szórt spektrum) technológiát használva a Layer N akár 1,2 km vezeték nélküli kapcsolatot is képes támogatni a szabványos AA elemekkel táplált érzékelőkhöz. Ha hálózati tápellátás áll rendelkezésre egy mikro-USB kábelen keresztül, akkor ez a távolság 3,2 km-re meghosszabbítható, és ezáltal más érzékelési módok mellett hozzáférést biztosít a hőmérséklet- és páratartalom-adatokhoz.
A LoRaWAN és a Sigfox technológiák lehetővé teszik, hogy az adatokat még nagyobb távolságokra is eljuttassák, mielőtt egy átjárónak továbbítania kellene őket. A LoRaWAN beépített titkosítással is rendelkezik a hálózati és a felhasználói adatok védelme érdekében, hogy az adatok teljes mértékben védettek legyenek. Az olyan eszközök, mint az Advantech WISE-2410 LoRaWAN vezeték nélküli állapotfigyelő érzékelője (2. ábra), lehetővé teszik az üzemi gépek állapotának felügyeletét akár távoli helyeken is a rezgés és a felületi hőmérséklet mérésével. Az érzékelő képes diagnosztizálni a rendellenességeket az ISO 10816 rezgésfelügyeleti szabvány által meghatározott kritériumok segítségével, csökkentve ezzel a felhasználók számára a saját elemzőeszközök létrehozásának szükségességét. Az IP66-os védettségű érzékelő alkalmas különféle alkalmazásokban, például HVAC-rendszerekben, szivattyúkban, motorokban és létesítményfelügyeletben való használatra.

 

Farnell 2

2. ábra Advantech WISE

 


Mivel ma már számos érzékelési technológia kihasználja a MEMS konstrukció előnyeit, még a fizikailag kis méretű intelligens érzékelők is több érzékelési modularitást képesek összefogni, hogy átfogóbb frissítéseket nyújtsanak a környezeti feltételekről. Erre példa az Omron Electronics által gyártott 2JCIE-BU környezetérzékelő (3. ábra). A 2JCIE-BU USB- és Bluetooth-kapcsolatot is kínál, és magában foglalja a páratartalom, a fény, a légnyomás, a hangzaj és a háromtengelyes gyorsulás érzékelését. Az illékony szerves vegyületek (VOC) érzékelőjével párosítva a helyiség levegőminőségének folyamatos felügyeletét is ellátja, és segíthet a személyzet biztonságos termelési körülményeinek fenntartásában.

 

Farnell 3

3. ábra Az Omron Electronics által gyártott 2JCIE-BU környezetérzékelő

 


Azokban az esetekben, amikor a kívánt modularitás még nem létezik, a Bluetooth- és WiFi-kompatibilis számítógép- és mikrokontroller-kártyák lehetővé teszik az egyedi tervezésű adapterek befogadását, beépítve ezzel az érzékelők széles skáláját. A peremhálózati szerverek és az átjáró hardvermodulok szintén lehetőséget nyújtanak a testreszabásra.  Erre példa a Nordic Thingy:91 (4. ábra), egy könnyen használható, akkumulátorral működő, több érzékelőt tartalmazó cellás IoT prototípusplatform az LTE-M, NB-IoT és GPS használatával működő cellás IoT számára. Ideális a Proof-of-Concept (PoC) létrehozásához, integrált környezeti érzékelőt kínál a hőmérséklet, a páratartalom, a levegőminőség és a légnyomás mérésére, valamint szín- és fényérzékelőt. A Thingy:91 az nRF9160 SiP köré épül, és világszerte az LTE-sávok széles skálájára tanúsított, ami azt jelenti, hogy a Nordic Thingy:91 szinte bárhol a világon használható.

 

Farnell 4

4. ábra Nordic Thingy:91

 

 

Összegzés

Az intelligens érzékelők használata kritikus fontosságú az ipar 4.0-ra való társadalmi átállás sikeréhez, amely átállás lehetővé teszi a szervezetek számára, hogy hatékonyabban működtessék termelő létesítményeiket. Az adatok helyi feldolgozásának, formázásának és vezeték nélküli továbbításának képessége biztosítja, hogy a rendszerek fokozatosan és egyszerűen frissíthetők legyenek, és kapcsolatot teremtsenek a régi berendezések és a felhőalapú analitika között a fejlesztések előmozdítása érdekében. Tekintettel az alkalmazások és érzékelési módok sokféleségére, fontos, hogy olyan beszállítóilánc-partnert válasszunk, amely globális eléréssel és tapasztalattal rendelkezik ahhoz, hogy hozzáférést biztosítson ezekhez a termékekhez. A Farnell stratégiai partnerséget alakított ki a világ számos vezető érzékelési, felhő- és edge-computing-technológia beszállítójával, hogy segítsen megvalósítani ezt a jövőképet nemcsak a nagy szervezetek, hanem a kkv-k széles köre számára is.

 

Szerző: Cliff Ortmeyera Farnell műszaki marketing globális vezetője

 

 

Farnell element14
Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 016 413
Műszaki támogatás e-mailben: tech-hu@farnell.com
http://hu.farnell.com
www.element14.com