Перевод вашей промышленной системы управления на беспроводную связь

Многие промышленные и производственные компании начали интегрировать беспроводные сети для данных датчиков и систем управления для улучшения внутренних процессов. Системы промышленного управления (ICS) позволяют большему количеству предприятий работать с более высокой эффективностью, от электростанций до нефтеперерабатывающих заводов и производственных предприятий любого типа.

Существует несколько различных типов беспроводных технологий, которые можно модернизировать для интеграции с механизмами предприятия, включая технологии беспроводной локальной сети (WLAN) и технологии сенсорного управления. Подключение датчиков и контроллеров на предприятии к Интернету вещей известно как промышленный IoT или IIoT.

В этой статье мы рассмотрим IIoT, обсудим проблемы, с которыми организация может столкнуться при интеграции беспроводной промышленной системы управления, и рассмотрим преимущества промышленного IoT. Давайте посмотрим.

Что такое промышленный Интернет вещей (IIoT)?

Интернет вещей можно условно разделить на три категории:потребительский, M2M и промышленный.

Потребительский Интернет вещей воплощает в себе предметы, датчики, бытовую технику, телефоны, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и другие «вещи», подключенные к беспроводной сети, в жизни потребителей. Потребительские устройства Интернета вещей обычно находятся в домах. Подумайте о подключенных к Интернету системах сигнализации или интеллектуальном термостате Nest. Это насыщенная область рынка, и «крупные игроки» в этой области вовлекаются в потребительские устройства IoT.

Межмашинное взаимодействие (M2M) Интернет вещей обычно относится к устройствам, подключенным к сотовой сети, но также часто используется как более широкий термин, охватывающий промышленные приложения.

Промышленный Интернет вещей - один из старейших рынков беспроводных технологий. Однако заводы со стеками операционных технологий (OT) часто имеют сети с «воздушными зазорами», то есть не подключены к Интернету. Это в первую очередь потому, что многие системы ОТ были изначально созданы до того, как появился Интернет, и, таким образом, остались в «каменном веке». Безопасность тоже играет важную роль, поскольку сложно взломать систему, доступ к которой возможен только через физический доступ.

На нефтеперерабатывающем заводе промышленная система IoT может быть такой же простой, как датчик автоматического считывания показаний резервуара. Это предотвращает переполнение резервуаров и снижает затраты на оплату персонала за ручное считывание уровней резервуаров (это мы обсудим позже).

Некоторые компании начали осмыслять и подключать эти процессы к замкнутой системе управления производством. Попытка внедрить автоматизацию в производственные процессы - основная ценность промышленного Интернета вещей .

Преимущества и проблемы с интеграцией промышленного Интернета вещей в вашу систему управления

Некоторых это может удивить, но у некоторых организаций есть более серьезные проблемы со своими системами и процессами, чем с выбором и внедрением технологии ICS. Почему? Потому что существует множество технологий, которые можно внедрить на предприятиях, чтобы сделать их «умнее», но не всегда легко внедрить эту технологию в оборудование.

Решение, какой тип технологии следует интегрировать при переводе промышленной системы управления на беспроводную связь, является важным решением. Два основных варианта - это WLAN (технология типа Wi-Fi) или более специализированная беспроводная технология, ориентированная на сенсоры. Оба обладают уникальными преимуществами и недостатками.

Технология WLAN

Плюс Wi-Fi / WLAN в том, что он стандартизирован до такой степени, что все в нем достаточно совместимо. Большинство компьютерных систем управления уже модернизировано (или легко оборудовано) для подключения к сети Wi-Fi. Если вы развертываете сеть Wi-Fi на заводе и покупаете компьютерную систему для управления своей системой управления производством, у вас могут возникнуть ИТ-проблемы (пока вы выясняете, как ваш компьютер и оборудование будут взаимодействовать друг с другом). Но у вас не возникнет большой проблемы интеграции с этой технологией, потому что вопрос совместимости и стандартизации Wi-Fi уже решен.

Однако у Wi-Fi есть свои недостатки. Если у вас есть пакет данных, который необходимо передать на большие расстояния, ограниченный диапазон Wi-Fi может стать препятствием.

Сенсорная беспроводная технология

На рынке промышленных систем гораздо меньше беспроводных технологий, ориентированных на сенсоры и контроллеры, чем технологий WLAN, но есть еще много вариантов. Технология сенсорного уровня может быть проблемой из-за системной интеграции, то есть того, как сенсоры будут взаимодействовать с радио (MODBUS и т. Д.), И как поток данных будет захвачен и направлен обратно в существующие программные системы управления данными.

Проблема действительно становится проблемой системной интеграции, когда датчики, радиомодули, контроллеры и программное обеспечение работают вместе как часть единой системы. Широкая стандартизация на этом уровне вряд ли произойдет в ближайшие 10 лет, учитывая огромное количество конкурирующих протоколов и технологий.

Предупреждение

На основе приведенной выше информации должно быть ясно, что инвестирование в IoT для промышленных нужд должно быть бизнес-решением. Организация должна быть сосредоточена исключительно на создании системы, которая поможет ей достичь определенных бизнес-результатов, таких как сокращение затрат, повышение эффективности и т. Д.

Мы говорили о том, что IIoT сложен не только из-за технологий, но и в большей степени из-за инфраструктуры и процессов. При этом мы никому не советуем делать крупные вложения в инфраструктуру на раннем этапе. Почему? Потому что стандарты и технологии постоянно меняются.

Мы рекомендуем, чтобы в качестве первого шага организации смотрели на сквозные (или в основном сквозные) системы, которые легче интегрировать и с которыми связана реальная рентабельность инвестиций. Таким образом, они узнают много нового о более широких потребностях организации, не вкладывая средства в неправильную технологию как чистую инвестицию в инфраструктуру.

Понятно, что это сложно для некоторых организаций, которые хотят действовать быстро. Они могут подумать, что это слишком поэтапный подход, и захотят разработать более агрессивный план по созданию большой системы на предприятии. Имейте в виду, что каждая фирма (в какой-то момент) будет инвестировать в неправильную запатентованную технологию из-за постоянных изменений и роста в этой сфере.

Чтобы спастись от такой дорогостоящей ошибки, сначала инвестируйте в решения и результаты, и это поможет при принятии стратегических решений об инфраструктуре в будущем.

Четыре вещи, в которых вам поможет беспроводная промышленная система управления

Как упоминалось ранее, основной ценностью промышленного Интернета вещей является возможность автоматизации промышленных процессов. Поскольку повышение эффективности и снижение затрат могут определить успех и прибыльность организации, организации всегда настраивают и исследуют эти проблемы. Для этого важно понимать, как достигаются эти важные результаты. Вот некоторые преимущества интеграции IIoT в организации:

1. Избегайте чрезмерной «рабочей силы».

Помните нефтеперерабатывающий завод, о котором мы упоминали ранее? Вернемся к этому примеру. Это нефтесервисное месторождение и нефтеперерабатывающий завод находятся в сельской местности Техаса, и для этого необходимо, чтобы кто-то выезжал для проверки уровня масла каждый час и каждый день, чтобы следить за тем, когда необходимо опорожнить резервуары. Это важная работа, но управление ею обходится НПЗ довольно дорого (т. Е. Газ для автомобиля, заработная плата человека и т. Д.). Таким образом, руководство решает добавить беспроводную систему промышленного управления, которая считывает уровни по беспроводной сети каждый час. Теперь у них есть более эффективная система, которая экономит рабочую силу, что, в свою очередь, улучшает их чистую прибыль.

2. Сохраните записку.

Контроль и управление активами иногда может быть больше проблемой аналитики или бизнес-операций, но это проблема, которую часто можно решить с помощью интеллектуальных систем управления производством. Чем меньше времени люди тратят на поиск и покупку ненужных деталей, тем лучше. Скажем, в Link Labs мы тратим много денег на покупку новых отверток каждый месяц, потому что не можем отследить те, которые у нас есть (виноваты!). Конечно, есть точка безубыточности, когда отслеживание отверток через беспроводную систему управления не стоит затрат на их постоянную замену. Для такой небольшой организации, как Link Labs, мы и не думаем об использовании подобной системы для отслеживания отверток, но для некоторых крупных промышленных предприятий разумное решение для экономии металлолома является финансово оправданным.

3. Уменьшите стоимость операций.

Многие организации тратят деньги зря, потому что тратят энергию. Независимо от того, остается ли свет включенным или машины работают, когда в этом нет необходимости, ненужное потребление электроэнергии значительно увеличивает стоимость крупномасштабных операций. К счастью, сенсорная технология идеально подходит для таких сценариев. Возьмем, к примеру, строительную компанию. Если высшее руководство поймет, что вся их тяжелая, управляемая человеком техника остается включенной, когда она не используется, они могут реализовать сенсорное решение, которое не позволит машине работать, если кто-то не сидит на сиденье.

Затраты на топливо и техническое обслуживание холостых машин могут возрасти очень быстро, особенно в крупных организациях. Если интеграция IIoT может помочь вам улучшить процессы на крупном предприятии, это может привести к экономии на чистой прибыли.

4. Дальнейшая оптимизация ваших «полностью оптимизированных» процессов.

IIoT может помочь вам выжать до последнего гроша из процессов, которые десятилетиями сталкивались с основной тяжестью оптимизации. Невооруженному глазу может показаться, что процесс не может быть оптимизирован больше, чем он уже есть, но, как правило, все еще необходимо найти эффективность. Только когда вы возьмете это на уровень машинного измерения и контроля, вы сможете увидеть, что вы можете улучшить, потому что люди могут оптимизировать процессы только до определенной (и ограниченной) степени. Как только вы начнете экономить время на уровне миллисекунд - что вполне возможно с помощью сенсорных промышленных систем управления - вы сможете «выжать до последней капли» из крупномасштабного процесса оптимизации.

Основные выводы

Если вы уйдете только с двумя вещами из этой статьи, пусть они будут такими:

1. Несмотря на то, что вы можете прочитать в другом месте, сети WLAN - не единственный вариант для беспроводных промышленных систем управления. Существуют и другие технологии, которые могут очень хорошо работать для беспроводных сенсорных сетей и беспроводных контроллеров (которые имеют больший диапазон и производительность, чем технологии WLAN).
2. Если вы решите продвигать какое-либо беспроводное решение, убедитесь, что у вас есть партнер, который понимает сложности на уровне системы. Меньше всего вам нужно приобрести слишком сложный (и недостаточный) Modbus, а затем остаться без посторонней помощи, когда система не будет работать, как планировалось.