Қазіргі заманғы өнеркәсіптік орнатулардың негізінде өндірістік жолдарды тегіс жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін сенсорлар, контроллерлер мен актуаторлар сияқты әртүрлі компоненттерді біріктіретін автоматтандыру басқару жабдықтары жатыр. Статистика да мұны растайды — ARC Advisory-дің өткен жылғы зерттеуіне сәйкес, көптеген зауыттар қолмен жұмыстан автоматтандырылған жүйелерге өткенде қателіктерді шамамен 40% азайтады деп хабарлайды. Мысалы, үлкен химиялық реакторларда температураны реттеу немесе роботтық қолдардың біріккен жұмысын қамтамасыз ету — бұл жүйелер миллиметрдің мыңнан бір бөлігіне дейінгі дәлдікпен параметрлерді сақтай алады. Сонымен қатар, технологиялар одан әрі ақылды болып келеді: көшбасшы өндірушілер өздерінің басқару блоктарына AI негізіндегі болжау құралдарын интеграциялауды бастады, сондықтан зауыттар талдау үшін сыртқы дерекке күтпей-ақ ақпаратты лездік өңдеп, операцияларды нақты уақытта түзете алады.
Индустриялық автоматтандырудың жолы шынымен 1960-шы жылдары, электромеханикалық релелер тек нәрселерді қосып-өшіруге ғана қабілетті болған кезде басталды. Ал 90-жылдарға қарай цехтарда дискретті өнімдер шығаруда PLC немесе бағдарламаланатын логикалық басқару құрылғылары таралып кетті. Бұл кішкене еңбеккерлер әр секунд сайын шамамен 1000 енгізу/шығару нүктесін өңдей алады. Қазіргі уақытта заманауи интеллектуалды басқару құрылғылары өте көп істей алады. Олар өзінің алдындағы нұсқаларына қарағанда 30% аз қуат пайдаланып, секундына 15 миллион нұсқаулықты өңдеу арқылы Өнеркәсіптік Интернет заттарымен сөйлесе алады. Сонымен қатар, соңғы жылдары Deloitte есебінде жартыға жуық дәрежеде алыс бұлтты серверлерге тәуелділікті азайтатын, әсіресе жартылай өткізгіштерді өндіру сияқты маңызды операцияларда өз орнында өзі ойлануға мүмкіндік беретін edge computing модульдерін де ұмытпау керек.
Қазіргі заманғы жүйелер үш маңызды функцияны орындайды:
Бұл интеграцияланған тәсіл автомобильдің пісіру желілерінде 99,95% дейінгі уақытты жұмыс істеуге және фармацевтикалық жабындалуда 0,1%-дан төмен қате пайда болу деңгейіне қолдау көрсетеді (McKinsey 2023 Manufacturing Benchmark Study). Процесті басқару құралдары дамыған сайын, бұл жүйелер қозғалтқыштың 800 жұмыс сағатына дейін алдын ала істен шығуын болжап, өзін-өзі диагностикалауға барынша мүмкіндік береді.
Дұрыс контроллерді таңдау үшін алдымен бірнеше факторларды ескеру қажет. Жоғары жылдамдықты алу және орналастыру сияқты қолданбалар үшін ±10мс айырмашылық жасайтын реакция уақыты өте маңызды. Сондай-ақ, дәлдік талаптары да бар. Жартылай өткізгіштермен жұмыс көбінесе бір миллиметрден төменгі дәлдікті талап етеді. Масштабтауды да ұмытпаңыз. Көптеген сарапшылар бизнес өскен кезде қосымша 30-50 пайыз қуат қалдыруды ұсынады. Өткен жылғы соңғы өнеркәсіптік деректерге сәйкес, аралас өндірістік орталардағы өндірістің тоқтауының жартысынан астамы тек қана машиналарға сәйкес келмейтін контроллерлерді қолданудан туындайды. Бұл шынымен цехтағы жұмыс істеу үшін техникалық сипаттамалар мен нақты жағдайдың сәйкестігінің күтпеген тоқтамаларсыз сұйық жұмыс істеу үшін қаншалықты маңызды екенін көрсетеді.
Программаланатын логикалық басқарғыштар (PLC) миллисекунд ішінде шешім қабылдау маңызды болатын барлық жерде қолданылады, мысалы, миллисекунд ішінде реакция беруі керек болатын жиналым желілері. Осындай басқарғыштар минутына шамамен 400 шөлмекке дейін өңдей алатын қақпақ қою машиналарында процестерді тегіс жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, ал 0,05 мм дәлдікпен жұмыс істейтін супер дәл роботтандырылған пісіру құралдары туралы не айтуға болады. Олардың танымалдылығы неде? Негізінен, олардың логикалық бағдарламалауы конвейерлерді бір-бірімен үйлесімді жұмыс істеуге баптауды жеңілдетеді және цех аумағындағы қажетті қауіпсіздік блокирлеуін орнатуға мүмкіндік береді. Соңғы «Процесті басқару нұсқаулығының» статистикасына сүйенетін мамандар кәдімгі компьютерлік жүйелермен салыстырғанда PLC автомобиль жасау зауыттарында баптау уақытын шамамен 40% қысқартатынын атап өтеді. Бұл деңгейдегі тиімділік жаңа заманауи технологиялар пайда болса да, PLC-лердің негізгі таңдау болып қалуының себебі.
Таратылған басқару жүйелері (DCS) бүкіл құрылым бойынша бәрі жұмыс істеуі қажет болатын өнеркәсіптік ортада шынымен ерекше көрінеді. Мысалы мұнай қайта өңдеу зауыттарында, осындай жүйелер зауыт бойынша 5000-нан астам енгізу/шығару нүктелерін басқарса да, температураны жарты градус Цельсийге дейінгі дәлдікпен тұрақтандыра алады. Осы жүйелер катализаторлық ыдырату сияқты күрделі процестерді үздіксіз пайдалану кезеңінде шамамен 99,8% құрайтын жоғары жұмыс істеу уақытын сақтай отырып, күрделі басқару әдістерін қолданады. DCS-тің соңғы нұсқалары жабдықтардың істен шығуын алдын ала болжайтын «ақылды» техникалық қызмет көрсету мүмкіндіктерімен жабдықталған. Осы заманауи жүйелерді қолданатын зауыттар ескі жүйелермен салыстырғанда шамамен 57% аз күтпеген тоқтап қалулар туралы хабарлайды, бұл қауіпсіздік пен өндірістік тиімділік үшін үлкен айырмашылық жасайды.
Бағдарламаланатын автоматтандыру бақылауыштары дәстүрлі ПЛК-тердің сенімді басқару мүмкіндіктерін және қарапайым дербес компьютерлердің күшті есептеу мүмкіндігін біріктіреді, оларды күрделі тапсырмаларды шешуге өте қолайлы етеді. Бір уақытта 15-тен астам әртүрлі өнім түрін басқару қажет болатын бейімдеуіш орамалау желілерін елестетіңіз. Мұндай жүйелер логикалық релелік бағдарламалауды және C++ сияқты күрделі бағдарламалау тілдерін де қолдана алады. Екі жақты мүмкіндік өндірушілерге әр секунд сайын 120 суретті тексеріп, ақауларды анықтай алатын күрделі машиналық көру жүйелеріне қосылуға мүмкіндік береді. Өткен жылы жүргізілген кейбір зерттеулер тамақ өнеркәсібінде PAC технологиясын енгізген кезде компаниялар нақты уақыт режиміндегі жақсырақ сапа бақылауы арқасында Жалпы Жабдық Тиімділігін (ОЕЕ) шамамен 22 пайызға арттырады дегенді көрсетті.
Бір мамандандырылған химиялық компания ескі релелік жүйелерді зауытта орнатылған ішкі SQL дерекқоры бар заманауи PAC-тарға ауыстырғаннан кейін сериялық өндіріс циклін жуық үштен бір бөлігіне дейін қысқартты. Бұл өзгеріс 18 қолмен деректер енгізу операциясын жойды және кейіннен өзгертілмейтін сенімді цифрлық жазбалар арқылы FDA-ның қатаң талаптарына (нақтысында 11-тарау) сай болуын қамтамасыз етті. Ал тұрақты гальванизациялық процестерді жүргізетін болат зауытында инженерлер үлкен көлемдегі өндірісті тәулігіне шамамен 1200 тонна өңдеу кезінде де 99,95% уақыт бойы тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етті. Олар өндірісті тоқтатпай-ақ ауыстыруға болатын ерекше енгізу/шығару модульдері бар резервтік басқару жүйелерін орнату арқылы мұны істеді, бұл тәулігіне 1200 тонна өңдейтін зауыт үшін елеулі жетістік.
Нәтижелі автоматтандыру динамикалық орталардағы сенсорлар, актюаторлар мен контроллерлер арасындағы үздіксіз өзара әрекеттестікті қамтамасыз ететін дұрыс бапталған кіріс/шығыс (I/O) жүйелері мен мықты байланыс протоколдарына сүйенеді.
Өнеркәсіптік жүйелермен жұмыс істегенде, дизайнерлер тек нәрселерді қосып және өшіретін екілік құрылғылар мен уақыт бойы үздіксіз деректер ағынын өңдейтін ауқымдық құрылғылар арасындағы айырмашылықты білуі керек. Мысалы, дискретті I/O шектеуіш қосқыштар немесе басқыш түймелер сияқты қарапайым иә/жоқ сигналдарымен жұмыс істейді. Ал енді аналогтық I/O температура көрсеткіштері немесе қысым деңгейлері сияқты уақыт бойы жүргізілетін үздіксіз өлшеулермен жұмыс істейді. Бұл жағдайда сигналдың маңызды детальдарын жоғалтпай нақты түрін сақтау үшін әлдеқайда дәлірек дискреттеу жиілігі қажет болады. Көптеген тәжірибелі инженерлер жүйені жобалағанда шамамен 25 қосымша I/O нүктесін қалдыруды ұсынады. Неліктен? Себебі ешкім процестер кейіннен жаңартылғанда немесе кеңейтілгенде болуы мүмкін өзгерістерді алдын ала дәл болжай алмайды.
Басқару бөлмелерінің дәл жанына I/O шкафтарын орнату электрлік кедергілерді азайтуға көмектеседі, бірақ бұл орнату нұсқасы көбінесе барлық жерге созылған ұзын сымдардың көп болуын білдіреді. Өндірушілер нақты жабдықтарға жақынырақ таратылған I/O модульдерін орнатқанда, кабельдік кеңістіктің үлкен бөлігін үнемдеуге болады. Кейбір есептерде үлкен өнеркәсіптік объектілерде 60-80 пайызға дейін үнемдеу мүмкіндігі туралы хабарланады. Қазіргі уақытта көптеген компаниялар өндірістік машиналарға тікелей орнатуға болатын IP67 дәрежесіне ие болатын алыстағы I/O станцияларына көшіп жатыр. Бұл орнатулар цех алаңында жағдайлар қиын болған кезде де сенсорлардан нақты уақыт режимінде деректерді жинау үшін өте жақсы жұмыс істейді.
Ethernet/IP жаңа ғимараттарда 100 Мбит/с жылдамдықпен және IIoT платформаларымен тікелей сәйкестігімен басшылық жасайды. Modbus TCP көне құрылғыларды жаңа желілерге интеграциялау үшін кеңінен қолданыла береді. Өнеркәсіптік нұсқаулар SCADA және MES сияқты үстеме жүйелермен тосынсыз байланыстырудың үшін осы протоколдарды ұсынады.
Көптеген зауыттар ондаған жылдар бойы әртүрлі вендорлардың жабдықтарын пайдаланады. Протокол конвертерлері көне RS-485/Modbus RTU құрылғыларын Ethernet желілерімен байланыстырады. Жобалау кезінде бар өріс шинасы топологияларын сәйкестендіру қайта жобалаудың қымбатқа түсуін болдырмауға мүмкіндік береді, ал OPC UA көп протоколды орталарды бірыңғайлау үшін басым шешім ретінде пайда болуда.
IIoT жүйелері шеткі есептеу мүмкіндіктерімен жұпталған кезде, олар деректердің кешігуін айтарлықтай төмендетеді — Ponemon Institute-тің зерттеулері шамамен 70% төмендеуін көрсетеді. Бұл машиналар бұлттық жауаптарды күтудің орнына нақты өз орындарында деректерді өңдей алатындығын білдіреді. Бұл желілер өндірістік алаңдарға таралған сайын, ISO ұйымының 55000 негізі арқылы белгіленген реттеу шеңберлерін сақтай отырып, масштабталатын IIoT негіздері өсумен жеңіл ғана баса алады. Мысалы, WoT Интероперабельдік қабатын алайық. Ақылды зауыттардағы нақты әлемдегі сынақтар оның әртүрлі хабарлама протоколдарын уақыттың 98%-ында сәтті байланыстыратынын көрсетеді, дегенмен соңғы бірнеше пайызды қамтамасыз ету үшін көбінесе нақты өндірістің жағдайлары мен ескі жабдықтардың сәйкестігіне байланысты дәл түзетулер қажет болады.
Модульдік жобалар 2024 жылғы өндірістік көрсеткіштерге сәйкес тұрақты архитектуралармен салыстырғанда жүйені 30% тез жаңартуға мүмкіндік береді. Цифрлық егіз технологиясы инженерлерге физикалық өзгерістерді енгізбестен бұрын өндірістің кеңеюін модельдеуге мүмкіндік береді. Компоненттік жүйелерді пайдаланатын бірінші деңгейлі жеткізушілер баспалдақты IIoT жаңартуларын қолдайтын жүйелерде реттеу құны 40% төмен болатынын хабарлайды.
Қазіргі заманғы бағдарламалау платформалары универсалдық байланыс драйверлері арқылы ескі жүйелермен 99% үйлесімділікке жетеді — бұл әртүрлі вендорлардың қондырғылары бар зауыттар үшін маңызды. 2023 жылғы Ponemon деректері бойынша, соңғы бағдарламалар жинағы HMІ және MES-пен тікелей интеграцияланады және автомобиль қолданбаларында интеграция уақытын 50% қысқартады.
Алға қарай ойлайтын өндірушілер автоматтандыру бюджетінің 25%-ын протоколдан тәуелсіз инфрақұрылымға бөледі, себебі коммуникациялық стандарттардың әрбір 3–5 жылда бір эволюцияланатынын мойындайды (Ponemon 2024). WoT Интероперабельдік қабаты семантикалық стандарттау арқасында құрылғыларды іске қосуды 85% жылдамдата отырып, жаңа IIoT сенсорлары мен актюаторларды енгізу кезінде кері үйлесімділікті сақтау үшін маңызды болып табылады.
Автоматтандыру басқару жабдықтары технологиялық процесті бақылау, шешім қабылдау және жүйені реттеу міндеттерін атқарады және бұл өндірістің сапасы мен тиімділігін оптималды деңгейде ұстауға мүмкіндік береді.
PLC жоғары жылдамдықтағы дискретті тапсырмалар үшін идеалды, ал DCS кезінде объектінің барлық масштабын қамтитын координацияны талап ететін үлкен көлемді үздіксіз процестерге сәйкес келеді.
Әртүрлі өндірушілердің жабдықтарының үйлесімділігін және интеграциялануын қамтамасыз ету қымбат тұратын қайта баптаудан сақтайды және жабдықтар арасындағы үйлесімді өзара әрекеттестікті мүмкіндік береді.
ӨӨЖ интеграциясы деректерді өңдеу жылдамдығын арттырады, кешігулерді азайтады және желінің өсуін басқару үшін масштабталатын нысандарды кеңейтеді.
ISO9001 TUV сертификаты бар компания
Тегін қызмет © 2024 Шэньчжэнь КИДА электроника CO.,ltd таралған
EN