Комплект с открытым исходным кодом поддерживает профилактическое обслуживание

Intelligent Condition Monitoring Box (iCOMOX) - это платформа разработки с открытым исходным кодом для мониторинга состояния оборудования, активов и промышленных объектов на основе данных. Задача панели - отслеживать рабочие условия на поверхности оборудования для выявления потенциальных отказов и снижения рисков, связанных с эксплуатацией и обслуживанием оборудования. Мониторинг состояния продлевает срок службы оборудования, сводя к минимуму незапланированные простои и затраты на техническое обслуживание. Таким образом, платформа с открытым исходным кодом способствует достижению цели автоматизации Индустрии 4.0 для повышения эффективности производства с помощью цифровых решений.

Профилактическое обслуживание Индустрии 4.0

Профилактическое обслуживание - это настоящая стратегия, поддерживаемая интеллектуальными датчиками Интернета вещей и встроенными решениями управления, которые предлагают передовые бизнес-модели для создания дополнительной ценности между компанией и клиентом и достижения значительной экономии затрат на обслуживание. Датчики могут использоваться для непрерывного мониторинга ключевого оборудования, а производственные данные могут записываться и передаваться по беспроводной сети в реальном времени в облако для анализа с прогнозированием и техобслуживанием для оптимизации потока и повышения безопасности. По оценкам консалтинговой компании McKinsey &Co., эффективное использование профилактического обслуживания на предприятиях может сократить время простоя до 50% и сэкономить от 10% до 40% затрат на техническое обслуживание оборудования.

Среды прогнозного обслуживания включают платформу для моделирования, моделирования, тестирования и развертывания решения. Инструменты включают в себя интеграцию промышленных данных и алгоритмы анализа для выявления закономерностей в машинных данных и инструменты анализа первопричин для определения корректирующих действий, которые необходимо предпринять.

Вибрация, температура и давление - это лишь некоторые из параметров, которые могут указывать на состояние оборудования и определять потенциальные отказы (рисунок 1). Методы мониторинга обычно используются на таком оборудовании, как компрессоры и насосы.

Рис. 1. Анализ частоты вибрации для обнаружения неисправностей (Изображение:Analog Devices)

Поскольку вибрация является наиболее частым признаком дисбаланса, несоосности и других аномалий, профилактическое обслуживание часто основывается на анализе вибрации вращающегося оборудования. Тем временем датчики температуры контролируют критически важные детали машины, чтобы обнаружить изменения в рабочих условиях.

Датчики масляных частиц контролируют уровень загрязнения твердыми частицами в системах смазки; увеличение количества частиц может указывать на износ оборудования. А датчики тока контролируют энергопотребление компонентов машины. Типичное применение - мониторинг потребляемого двигателем тока для измерения износа.

Рисунок 2:Профилактическое обслуживание (Изображение:Bosch)

Помимо сложных промышленных датчиков, для реализации модели профилактического обслуживания требуются технологии управления (часто с помощью программного обеспечения для управления производством). Полученные данные отправляются в программируемый логический контроллер (ПЛК) через IO-Link или другие системы управления с целью интеллектуального управления текущими и будущими операциями машины (рис. 2). Давайте рассмотрим доску Shiratech iCOMOX в сотрудничестве с Arrow.

Сведения о доске

Элегантно представленный комплект iCOMOX включает два устройства:настоящую плату и концентратор управления (ключ) для беспроводной связи SmartMesh. В комплект входят соединительный кабель для обновления прошивки и опорная конструкция для оптимального монтажа (рисунки 3 и 4).

Рис. 3. Комплект iCOMOX
(Изображение:EE Times Europe)

Рис. 4. Плата (вверху) и беспроводной концентратор для управления SmartMesh (Изображение:EE Times Europe)

Платформа оснащена датчиками вибрации, магнитного поля, температуры и звука (рис. 5). Он обеспечивает широкий динамический диапазон и исключительное отношение сигнал / шум (SNR) для анализа вибрации. Кроме того, он позволяет определять уровень шума и анализировать ток в двигателях, чтобы избежать перегрева. Связь SmartMesh обеспечивает беспроводную связь с низким энергопотреблением. Плата предлагает возможность настраивать уровни предупреждений и сигналов тревоги для каждого датчика. Компактный форм-фактор и сертификаты CE и FCC дополняют характеристики.

Рис. 5. Расположение датчиков и компонентов на плате iCOMOX
(Изображение:Shiratech)

В основе системы лежит процессор Analog Devices ADuCM4050 Arm Cortex-M4F со сверхнизким энергопотреблением и интегрированным управлением питанием с помощью технологии SensorStrobe. MCU также имеет набор цифровых периферийных устройств, SRAM и встроенную флэш-память, а также аналоговую подсистему, которая обеспечивает функции синхронизации, сброса и управления питанием. Подсистема аналого-цифрового преобразования (АЦП) снабжена 12-разрядным АЦП с регистром последовательного приближения (SAR) и восьмиканальным преобразователем со скоростью 1,8 Мбит / с для сбора данных (рисунок 6).

Рисунок 6:Блок-схема ADuCM4050 (Изображение:Analog Devices)

Процессор Arm Cortex-M4F с производительностью до 52 МГц и 512 КБ встроенной флэш-памяти с кодом коррекции ошибок (ECC) предлагает дополнительный кэш размером 4 КБ для снижения активной мощности и 128 КБ системной SRAM с проверкой четности. ADuCM4050 оснащен криптографическим оборудованием, которое поддерживает Advanced Encryption Standard (AES) -128 и AES-256 с алгоритмом безопасного хеширования (SHA) -256 и следующие режимы:электронная кодовая книга (ECB), блочное шифрование (CBC), счетчик (CTR) и блочное шифрование (CCM / CCM).

Рис. 7. Блок-схема датчика вибрации ADXL356 (Изображение:Analog Devices)

Датчик вибрации представляет собой Analog Devices ADXL356 с малошумящим акселерометром микроэлектромеханической системы (MEMS) (рисунок 7). IC обеспечивает отличную долговременную стабильность от –40 ° C до 125 ° C. Трехосевой датчик магнитного поля Bosch BMM150 обеспечивает абсолютную пространственную ориентацию и векторы движения с высокой точностью и динамикой.

IM69D130 от Infineon Technologies - это высокопроизводительный цифровой МЭМС-микрофон, в котором используется технология МЭМС с двойной задней панелью Infineon, обеспечивающая динамический диапазон 105 дБ и линейность выходного сигнала до 130 дБУЗД (рисунок 8). В результате получаются кристально чистые аудиосигналы, увеличенное расстояние приема и чувствительность как к тихим, так и к громким сигналам - от шепота до рок-концертов.

Рис. 8. Цифровой микрофон IM69D130 (Изображение:Infineon Technologies)

В платформе используется датчик температуры ADT7410 компании Analog Devices с точностью ± 0,5 ° C и разрешением 16 бит. Он измеряет температуру в диапазоне от –55 ° C до 150 ° C.

Плата предлагает совместное использование и управление данными через сети SmartMesh через ключ и LTC5800 компании Analog Devices. Система на кристалле LTC5800-IPM с высокоинтегрированной конструкцией радиосвязи с низким энергопотреблением от Dust Networks и 32-битным микропроцессором Arm Cortex-M3 позволяет запускать сетевое программное обеспечение SmartMesh IP. SoC LTC5800-IPM, интегрированная в плату, оснащена усилителем мощности (PA) на микросхеме и приемопередатчиком, поэтому развязка мощности, кристаллов и антенны с помощью согласующих схем - это все, что требуется для создания полноценного беспроводного узла.

>> Продолжайте читать о поддерживаемых подключениях и прошивках в полной статье о нашей сестре сайт, EE Times Europe.