Témakör:
Az emberi történelem egyik legnagyobb forradalmának vagyunk szemtanúi
Megjelent: 2018. szeptember 21.
A tárgyak internete (IoT) forradalmi változást hoz az iparágnak. Intelligens gyárak, amelyek az Ipari IoT-t vagy az Industry 4.0 implementációkat használják, már megvalósulóban vannak és hihetetlen mértékben bővülnek. A vezető nélküli közlekedési rendszerek fókuszában az önvezető járművek (AGV) állnak. Az egyik típust számítógéppel vezérlik, míg a másik egy meghatározott útvonalon „önállóan” mozog. A robotok alkotják a másik kulcskomponensét az intelligens gyárnak.
A vezető nélküli járművekben és robotokban olyan elektromos motorok és egyéb működtetők találhatók, amelyek karbantartás nélkül meghibásodnak. A motorokhoz csatlakoztatott érzékelők információinak, valamint az általuk szolgáltatott adatok elemzésének köszönhetően a problémák időben észlelhetők, ezáltal a javítások elvégezhetők még a meghibásodás vagy esetleges üzemzavar előtt. A megelőző karbantartási képesség hozzáadása egy motorhoz vagy robothoz több különböző alkatrészigénnyel jár, amit a Texas Instruments a következő módon kategorizál:
Érzékelők
A hőmérséklet, a vibráció, a zaj, a feszültség, illetve az áramerősség mérésére szolgáló érzékelőknek jeleket kell szolgáltatniuk gyakran olyan helyekről, amelyek nehezen elérhetők vagy szélsőséges környezeti viszonyoknak, hatásoknak vannak kitéve. A tápellátásra és a kommunikációra vonatkozó vezetékes összeköttetések kivitelezhetetlensége esetén, az érzékelőknek vezeték nélkül kell működniük, lehetőleg minimális energiaszükséglettel.
A kommunikáció és a teljesítmény terhelésének minimalizálása érdekében az érzékelők tartalmazhatnak gyors, granuláris jelátalakítási képességeket, valamint integrálhatók az ultra-alacsony teljesítményfelvételű mikrokontrollerekbe és kommunikációs áramkörökbe.
Kommunikáció
Mivel a prediktív karbantartási szenzorok valós idejű körülményekről számolnak be, gyors kommunikációt igényelnek, minimális késleltetéssel, meghatározott ipari szabványokkal. Többszörös protokollok használhatók a gyárpadon, így elengedhetetlen, hogy a prediktív karbantartási kommunikáció kompatibilis legyen a legelterjedtebb szabványokkal. Nem szükségszerű, hogy a megelőző karbantartási képességek kapcsolódjanak a meglévő gyári hálózat minden szintjéhez; optimális megoldás, amikor ezek párhuzamos vagy másodlagos hálózatokként is hozzárendelhetők bizonyos kulcspontokhoz.
Védettség
A megelőző karbantartási rendszereknek ugyanolyan biztonságosan kell működniük, mint bármely más gyárhálózatnak.
Az érzékelőknek, az adatgyűjtő csomópontoknak, az átjáróknak és a felhőalapú rendszereknek egyaránt teljesen védettnek kell lenniük a szoftver- és hardvertámadásokkal szemben.
Átjárók
Az érzékelőkhöz csatlakoztatott MCU-k általában az érzékelők adatait továbbítják az átjárókhoz, akár közvetlenül, akár aggregációs csomópontokon keresztül. Az átjárók pedig adatokat továbbítanak a felhőalapú erőforrásoknak, amelyek feldolgozzák, elemzik és tárolják a bejövő adatokat, és megelőző karbantartási döntéseket hoznak. A felhővel folytatott kommunikáció mellett az átjárónak képesnek kell lennie a helyi számításra és döntéshozatalra – figyelmeztetések kiadására, vagy akár rendszerleállítás kezdeményezésére. Az átjárók nagyszámú érzékelővel rendelkező nagy rendszereknél is hasznosak. A felhőbe küldött adatok mennyisége csökkenthető, ha mielőtt továbbítanák a felhőbe, az átjárók előzetesen feldolgozzák a kapott adatokat. Bizonyos alkalmazásokban az átjárók automatizálási és vezérlési funkciókat is betölthetnek.
Megbízhatóság
Az ipari érzékelők számos olyan potenciálisan káros környezetben és viszonyok között lehetnek elhelyezve, mint az extrém hő, a vibráció, a por-, a zsír-, a páraszennyeződés, illetve vegyi anyagok.
A karbantartásban résztvevő érzékelőket és más integrált áramköröket szélsőséges körülmények között történő használatra kell tervezni a gyárpadon történő folyamatos megbízhatóság eléréséhez.
Biztonságos tervezés
Statisztikailag még a legmegbízhatóbb érzékelők és az integrált áramkörök is idővel meghibásodhatnak. A rendszerszintű tervezésnek ezt figyelembe kell vennie, és meg kell akadályoznia, hogy az ilyen események kárt okozzanak a gyár és az üzemeltetők számára.
Integrált áramkörök, amelyek megfelelnek a követelményeknek
A TI integrált áramköröket és támogatási szolgáltatásokat kínál minden területen. A termékek lefedik az érzékelőbemeneteket, -működtetőket és motorok kimeneteit, a teljes kommunikációs csatornát a berendezésektől és munkaállomásoktól kezdve a gyár teljes területén át a legmagasabb szintekig.
Sitara processzorok
Ezeket a processzorokat rugalmas és gyors tervezésre szánták robotokban és más ipari berendezésekben való alkalmazásra. Az ARM Cortex-A magok révén rugalmas perifériákat, csatlakoztatási lehetőségeket és egységes szoftvertámogatást nyújtanak.
Az egy- és többmagos áramkörök széles portfóliója kínálja az integráció, a csatlakoztathatóság és a teljesítmény egyensúlyát. Skálázható, egységes szoftver az egyszerűsített fejlesztés érdekében és kódmigráció jellemzi a Sitara processzorokat és a TI digitális jelfeldolgozó (DSP) -családokat. A processzorcsaládban a pin kompatibilis beállítások zökkenőmentessé teszik a hardverfrissítéseket.
Közelségérzékelés
A Texas Instruments érzékelő technológiája – a közeli tárgyak kifinomult érzékelésével – alkalmas együttműködő robotok és az együtt dolgozó személyek biztonságos kapcsolatának megteremtésére. A TI érzékelői képesek a céltárgyak jelenlétét észlelni és távolságukat mérni. A szenzor technológiái közé tartoznak az ultrahangos, mágneses, kapacitív, induktív és a repülési idő (ToF) technológia. A TI 3-D ToF chipkészletei maximális rugalmasságot tesznek lehetővé a robotok látóterének és egyéb alkalmazások testreszabásához.
GaN Power
A kapcsoló- és lineáris szabályozók, a kapcsolóvezérlők, a teljesítményfigyelés és az egyéb támogató energiagazdálkodási eszközök kiterjedt energiagazdálkodási portfóliója mellett a TI olyan GaN modulokat, illesztőprogramokat és vezérlőket kínál, amelyek az ipari rendszerek nagyfeszültségű tápegységeinek kiemelkedő teljesítménysűrűségét nyújtják. A GaN technológia nagymértékben csökkenti a kapcsolási veszteséget, így gyorsabb kapcsolási sebességet tesz lehetővé, miközben csökkenti vagy kiküszöböli a hűtőbordát.
Ipari hálózatok
Az ipari alkalmazásokhoz tervezett hálózat determinizmust/szigorú szabályozottságot és valós idejű vezérlést igényel. Az ilyen funkciókat biztosító Ethernet protokollok példái közé tartoznak az EtherCAT, a PROFINET, az EtherNet/IP, a PROFIBUS, az Ethernet Powerlink, a Sercos, és egyéb protokollok. A Sitara mikroprocesszoron belüli PRU-ICSS alrendszer támogatja ezeket a protokollokat.
1. ábra LDC1312DNTT – Induktív érintésérzékelő, többcsatornás, 2 ms, 2,7 V, 3,6 V, 40 MHz, WSON
IoT Fejlesztési tevékenységek
A gyártók tervezést támogató eszközöket kínálnak, ideértve a fejlesztői készleteket, hogy segítsenek a tervezőknek gyorsan átjutni a termék differenciálódásába, a projektek fejlesztésének értéknövelő szakaszába. Íme néhány példa: 1 ábra., 2. ábra.
2. ábra TMDSSK3358 – Értékelő készlet, AM335X sorozatú MCU, 4,3" érintőképernyő, 6 MB DDR3, WiFi, Bluetooth
Következtetés
A Smart Factory, a IIoT és az Industry 4.0 koncepciói futurisztikus felhangokkal rendelkeznek, de számos szervezet jelenleg a végrehajtási fázisába lépett és jelentős befektetéseket hajt végre a jövő uralkodó gyártási technológiájába.
A termelékenység, a rugalmasság és a biztonság a cél, és az AGV-k és a különféle típusú robotok jelentősen hozzájárulnak ezek megvalósításához. Ezeknek a gépeknek csomópontokban kell működniük a gyárhálózaton belül, miközben feladataikat gyorsan, pontosan, rugalmasan, biztonságosan és megbízhatóan végzik. Ez a cikk bemutatta, hogy a tervezőknek lehetőségük van továbbfejleszteni az AGV és a robot teljesítményének ezen aspektusait a fejlett integrált áramkörök és támogató termékek elérhetősége révén. Gyorsabb, jobb megoldásokat lehet kifejleszteni érzékelésre, jelfeldolgozásra, helyi feldolgozásra, energiagazdálkodásra és kommunikációra. Az innovatív megelőző karbantartási tervek meghosszabbíthatják az alkatrészek élettartamát, javíthatják a megbízhatósági mutatókat, és figyelmeztethetik a résztvevőket az alkatrész vagy berendezés közelgő meghibásodására, mielőtt az a termelés leállásához vezetne.
Egy konzultáció a Farnellel az ötleteiről a projekt kezdetekor Önnek semmibe sem kerül, de jelentős időt és pénzt takaríthat meg általa. A Farnell, mint a Fejlesztők Disztribútora megfelelő szakértelemmel rendelkezve segíti a prototípus gyorsabb kifejlesztését és megépítését a termékek, a tesztberendezések és az egyéni fejlesztési szolgáltatások támogatásával. Ez a támogatás tovább folytatódik a gyártás vagy később karbantartás során a szükséges alkatrészek bármilyen formában és mennyiségben történő szállításáig.
Szerző: Cliff Ortmeyer szerkesztő – element14 Tech Journal
Farnell element14
Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 016 413
Műszaki támogatás e-mailben: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
http://hu.farnell.com
www.element14.com