Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska"

Miłosz Barański
7 lat temu
Przeglądów:

1 Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

2 Rozwiązania sieciowe w przemyśle w 2015 roku Zygmunt Kubiak 2

3 Artykuł Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) i jego wpływ na projektowanie urządzeń Elektronik, 03/2016, s.64 Zygmunt Kubiak 3

4 Specyfika przemysłu Rosnące zapotrzebowanie na inteligentne sensory oraz MicroPLC Wzrost znaczenia uniwersalnych protokołów Zygmunt Kubiak 4

5 Rewolucja przemysłowa wg firmy Siemens I etap - zastosowanie do produkcji mechanicznej napędu wodnego i parowego II etap wprowadzenie wprowadzenia energii elektrycznej III etap automatyzacja, gdy pojawiły się pierwsze sterowniki logiczne PLC (ang. Programmable Logic Controllers) IV etap (aktualnie) Przemysł 4.0 (ang. Industry 4.0) - komunikacja tworzonych wyrobów z maszynami linii montażowej, na której powstają Zygmunt Kubiak 5

6 Droga do Industry 4.0 prowadzi przez IoT Zygmunt Kubiak 6

7 Podobna inicjatywa wdrażana jest w USA pod nazwą Internet Przemysłowy (IIoT), m.in. w zakładach General Electric Spoiwem IIoT są: Inteligentne sensory Sterowanie rozproszone i skomplikowane Zaawansowane i bezpieczne oprogramowanie Koncepcje Industry 4.0 oraz IIoT uważa się za równoważne granice są nieostre Pojawia się opinia, że droga do Industry 4.0 prowadzi przez IIoT Zygmunt Kubiak 7

8 Czym jest IIoT Internet Przemysłowy, sieć połączonych inteligentnych maszyn, działających w zamierzony sposób IIoT tak głęboko zmieni przedsiębiorstwa, jak IoT konsumencki zmienia nasze życie. Zygmunt Kubiak 8

Czym jest IIoT - inna definicja Stos systemów automatyzacyjnych IIoT Dolna warstwa sensory miejscowe, sterowniki, komputery wysyłają dane (Big Data) do chmury (ew.

9 Czym jest IIoT - inna definicja Stos systemów automatyzacyjnych IIoT Dolna warstwa sensory miejscowe, sterowniki, komputery wysyłają dane (Big Data) do chmury (ew. Intranetu) Możliwość integracji danych z oprogramowaniem produkcyjnym do ERP (Enterprise Resource Planning, do planowania zasobów przedsiębiorstwa) i CRM (Customer Relationship Management, obsługa relacji z odbiorcami) Zygmunt Kubiak 9

10 Przykład IIoT najnowsza fabryka GE (stan Nowy York), produkująca zaawansowane akumulatory sodowo-niklowe, służące między innymi do zasilania stacji przekaźnikowych telefonii komórkowych Na m2 powierzchni produkcyjnej rozmieszczono czujników Czujniki są przyłączone do bardzo szybkiej wewnętrznej sieci Ethernet Monitorują, np. one procesy decydujące, które partie proszku zostaną użyte do formowania ceramicznych rdzeni ogniw Jaka jest temperatura ich spiekania Ile energii potrzeba do utworzenia jednego akumulatora a nawet, jakie jest lokalne ciśnienie atmosferyczne Zygmunt Kubiak 10

11 Przykład IIoT najnowsza fabryka GE (stan Nowy York), produkująca zaawansowane akumulatory sodowo-niklowe, służące między innymi do zasilania stacji przekaźnikowych telefonii komórkowych Zygmunt Kubiak 11

12 Przykład IIoT najnowsza fabryka GE (stan Nowy York), produkująca zaawansowane akumulatory sodowo-niklowe, służące między innymi do zasilania stacji przekaźnikowych telefonii komórkowych czujników na powierzchni m² - przyłączone do szybkiej sieci Ethernet Monitorowanie procesu technologicznego Pracownicy wyposażeni w tablety (komunikacja WiFi) Airbus Tag i RFID z możliwością odczytu do 100 m m.in. Przy użyciu specjalnych okularów (analogiczne do Google Glass) Technologia wizualizacji wprowadzona już na liniach montażowych A330 i A350 w Tuluzie oraz montażu skrzydeł w Wielkiej Brytanii Zygmunt Kubiak 12

13 Korzyści z IIoT Optymalizacja systemów (trzy grupy) Optymalizacja aktywów Dane pobierane z czujników przetwarzane są lokalnie aby operatorzy byli zorientowani jak np. dobrać parametry dla najwyższej sprawności lub z wyprzedzeniem zasygnalizować możliwość awarii Optymalizacja procesów W centrum sterowania gromadzone są dane ze wszystkich czujników związanych z produkcją podejmowanie decyzji dotyczących sprawności poszczególnych procesów i całej fabryki poprawa eksploatacji urządzeń, obniżenie zużycia energii Optymalizacja zadań Zarządzanie dużą liczbą danych integracja danych procesowych z danymi przedsiębiorstwa Zygmunt Kubiak 13

14 Korzyści z IIoT Wszystkie dane fabryk i procesów są online (w chmurze) Analiza programowa jest pomocna do optymalizacji zasobów i procesów, a także zadań Zygmunt Kubiak 14

15 Kluczowe trendy systemowe IIoT w rozpowszechnianiu czujników i rozproszonego przetwarzania Szybki wzrost zastosowań czujników nowe technologie wykonania, malejące koszty Systemy rozproszonego przetwarzania umieszczanie sterowników pętli procesowych PLC (ang. Process Loop Control) maszyn, urządzeń związanych z procesem technologicznym Zygmunt Kubiak 15

16 Raporty na temat rynku czujników Rynek czujników ma tendencję szybko rosnaca około 95,3 mld USD w 2015 roku, szacuje się 154,3 mld USD w 2020 r., roczny wzrost 10,1% ( ), wg raportu BCC Research Wzrost zastosowań czujników wspomaga produkcję urządzeń, podnosi bezpieczeństwo, niezawodność i sprawność energetyczną, wg Emerson Process Management ocenia się, że roczny wzrost szerokiego rynku sensorów w wersjach przemysłowych będzie dwucyfrowy Zygmunt Kubiak 16

17 Nowy standard komunikacyjny dla PLC Protokół IO-Link (norma IEC ) Interfejs szeregowy punkt-punkt Połączenie między PLC a czujnikami albo innymi sterownikami Brama IO-Link Master firmy Comtrol jest interfejsem pomiędzy IO-Link a protokołami EtherNet/IP oraz Modbus TCP Zygmunt Kubiak 17

18 Nowy standard komunikacyjny dla PLC Najmniejszy przemysłowy czujnik światła IO-Link zawiera sześć czujników: światła otoczenia (białego), światła czerwonego, zielonego, niebieskiego, podczerwieni oraz temperatury (przetwarzanie ADC 14- bitowe). Układ transceivera IO-Link firmy Maxim, zawiera liniowe stabilizatory 3,3 i 5 V, konfigurowalne wyjścia (przeciwsobne, pnp lub npn), ochronę przed odwróceniem polaryzacji i przed zwarciami, a także rozbudowane monitorowanie uszkodzeń. Wszystko to mieści się w małej obudowie WLP 2,5x2,5 mm. Czujnik zawiera także programowalną pamięć Flash 64 kb i pamięć danych Flash 4 kb. Działa poczynając od 1,8 V Zygmunt Kubiak 18

19 Czujniki bezprzewodowe Problemy bezpieczeństwa Zasięg Obecnie w przemyśle ograniczona stosowalność Poszukiwania protokołów, które spełniałyby wymagania przemysłowe Zygmunt Kubiak 19

20 Sterowanie rozproszone z MicroPLC IIoT wymaga lokalnego sterowania rozproszonego. Wobec liczby czujników w fabryce/procesie, klasyczne wiązanie każdego z nich z centralnym komputerem lub sterownikiem PLC nie jest wykonalne. Zatem wiele rozłożonych mikroplc umieszcza się bliżej kontrolowanych linii i sterują one każdym z podzespołów. Stąd się bierze potrzeba silnych, ale bardzo małych i sprawnych energetycznie systemów sterowania. Zygmunt Kubiak 20

21 Sterowanie rozproszone z MicroPLC 32-kanałowy moduł wej/wyj PLC zawiera zespół wejściowego serializera cyfrowego 8 do 1 (MAX 31911) ze scalonym izolatorem cyfrowym (MAX14932) zmniejszający liczbę elementów o 70%, a rozmiary o 63% Zygmunt Kubiak 21

22 Sterowanie rozproszone z MicroPLC Zygmunt Kubiak 22

23 Zygmunt Kubiak 23

Podobne dokumenty

Opracował: Jan Front

Opracował: Jan Front Sterownik PLC PLC (Programowalny Sterownik Logiczny) (ang. Programmable Logic Controller) mikroprocesorowe urządzenie sterujące układami automatyki. PLC wykonuje w sposób cykliczny