आधुनिक औद्योगिक सेटअपच्या मुख्यांतर्गत संवेदक, नियंत्रक आणि क्रियाशीलक (actuators) यासारख्या विविध घटकांना एकत्र बांधणारे स्वयंचलित नियंत्रण उपकरण असते ज्यामुळे उत्पादन ओळी सुरळीतपणे चालू राहतात. आकडेवारीही हे समर्थन करते - ARC अॅडव्हायझरीच्या गेल्या वर्षीच्या संशोधनानुसार अनेक कारखान्यांनी हाताळलेल्या कामापासून स्वयंचलित प्रणालीकडे जाताना सुमारे 40% चुका कमी झाल्याचे नमूद केले आहे. मोठ्या रासायनिक प्रतिक्रियाकांमध्ये तापमान नियंत्रण किंवा रोबोटिक हातांना निर्विघ्नपणे एकत्र काम करण्यासाठी घेतलेली उदाहरणे या प्रणाली फक्त एका मिलीमीटरच्या हजाराव्या भागापर्यंत अचूक असू शकतात. आणि आता गोष्टी आणखी हुशार होत आहेत - अग्रगण्य उत्पादक त्यांच्या नियंत्रण युनिटमध्ये AI आधारित भविष्यवाणी साधने थेट एकत्रित करू लागले आहेत ज्यामुळे संयंत्रे त्वरित माहितीचे संसाधन करू शकतात आणि बाहेरील विश्लेषणाची वाट पाहात न बसता ऑपरेशन्स त्वरित समायोजित करू शकतात.
औद्योगिक स्वयंचलितकरणाचा प्रवास १९६० च्या दशकात सुरु झाला. जेव्हा त्या जुन्या शालेय इलेक्ट्रोमेकॅनिकल रिले गोष्टी चालू आणि बंद करण्याशिवाय काहीच करत नव्हते. ९० च्या दशकात आपण पाहिले की प्रोग्राम करण्यायोग्य लॉजिक कंट्रोलर, किंवा PLCs, थोडक्यात, डिस्क्रीट उत्पादने बनवणाऱ्या कारखान्यांमध्ये सर्वत्र उपलब्ध झाले. या छोट्या कामगारांना प्रत्येक सेकंदात सुमारे १,००० इनपुट / आऊटपुट पॉईंट्स हाताळता येतात. आधुनिक स्मार्ट कंट्रोलर खूप पुढे गेले आहेत. ते औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्जशी बोलू शकतात आणि त्याचवेळी प्रति सेकंदात १५ दशलक्ष सूचनांचे स्फोट करतात. आणि त्यांच्या जुन्या समकक्षांच्या तुलनेत ३०% कमी वीज वापरतात. आणि एज कॉम्प्युटिंग मॉड्यूलही विसरू नका. या वाईट मुलांमुळे यंत्रांना स्वतःचा विचार करणं शक्य होतं. गेल्या वर्षीच्या डेलाइटच्या अहवालानुसार अर्धवाहक निर्मितीसारख्या महत्त्वपूर्ण ऑपरेशन्समध्ये दूरस्थ क्लाउड सर्व्हरवरचा अवलंब जवळपास अर्ध्याने कमी होतो.
आधुनिक प्रणाली तीन महत्त्वाची कार्ये करतात:
ही एकत्रित पद्धत ऑटोमोटिव्ह वेल्डिंग लाइन्समध्ये 99.95% अपटाइम आणि फार्मास्युटिकल पॅकेजिंगमध्ये 0.1% पेक्षा कमी दोष दराला समर्थन देते (मॅकिन्सी 2023 उत्पादन बेंचमार्क अभ्यास). प्रक्रिया नियंत्रण उपकरणे पुढे जात असताना, या प्रणाली मोटर अपयशापूर्वी 800 ऑपरेटिंग तासांपर्यंत दुरुस्तीच्या गरजेचे स्वयं-निदान करतात.
योग्य कंट्रोलर निवडण्याचा अर्थ आधी काही घटकांकडे नजर ठेवणे होय. उच्च गतीच्या पिक आणि प्लेस ऑपरेशन्स सारख्या अनुप्रयोगांसाठी प्रतिसाद कालावधी खूप महत्त्वाचा असतो, जिथे ±10ms फरक तयार करू शकतो. त्याचबरोबर अचूकतेच्या आवश्यकताही आहेत. अर्धसंवाहक कामासाठी अक्षरशः एक मिलीमीटरपेक्षा कमी सहनशीलता आवश्यक असते. तसेच, वाढत्या व्यवसायाच्या वेळी वापरासाठी 30 ते 50 टक्के अतिरिक्त क्षमता राखण्याचे सुचवले जाते. गेल्या वर्षीच्या उद्योग डेटानुसार, मिश्रित उत्पादन परिस्थितीत उत्पादन बंद पडण्याच्या बाबतीत निम्म्याहून अधिक प्रकरणांमध्ये यंत्रांच्या गरजेशी जुळत नसलेले कंट्रोलर वापरणे हे कारण आहे. हे खरोखरच इतके महत्त्वाचे आहे की तांत्रिक तपशिल आणि कारखान्यातील वास्तविक परिस्थिती यांची जुळवणूक करणे अपेक्षित अडथळे न येण्यासाठी आणि सुरळीत सुरू राहण्यासाठी खूप महत्त्वाचे आहे.
प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (PLC) मूलत: सर्वत्र आहेत जेथे फक्त काही सेकंदात निर्णय घेणे महत्त्वाचे असते, उदा. असेंब्ली लाइन्स ज्यांना मिलिसेकंदात प्रतिक्रिया देणे आवश्यक असते. हे कंट्रोलर 400 प्रति मिनिट बाटल्या हाताळू शकणाऱ्या बाटली कॅपिंग मशीन्सच्या सुरळीत कार्यासाठी महत्त्वाची भूमिका बजावतात, त्याचबरोबर 0.05 मिमी अचूकता नेहमी साध्य करणाऱ्या अत्यंत अचूक रोबोटिक वेल्डर्सच्या बाबतीतही. त्यांना इतके लोकप्रिय का बनवले? त्यांच्या लॅडर लॉजिक प्रोग्रामिंगमुळे कन्व्हेअर बेल्ट्स एकत्र काम करण्यासाठी सेट करणे सोपे जाते आणि कारखान्याच्या फ्लोअरवर सुरक्षिततेसाठी गरजेचे लॉक्स लावणे सोपे जाते. उद्योगातील तज्ञांनी प्रोसेस कंट्रोल हँडबुकमधील आकडेवारीचा संदर्भ देताना एक मनोरंजक बाब सांगितली - सामान्य कॉम्प्युटर सिस्टम्सच्या तुलनेत PLC च्या वापरामुळे कार उत्पादन केंद्रांमध्ये सेटअप वेळेत सुमारे 40% ची कपात होते. अशा प्रकारची कार्यक्षमता नवीन तंत्रज्ञान येऊनही PLC ला प्रथम पसंतीचे साधन बनवून ठेवते.
वितरित नियंत्रण प्रणाली (DCS) विशेषतः तेथे उद्योगांमध्ये उत्कृष्ट कामगिरी करतात जेथे संपूर्ण सुविधेतील सर्व काही एकत्र काम करणे आवश्यक असते. उदाहरणार्थ, पेट्रोलियम शोधनगृहांमध्ये ही प्रणाली संयंत्रभरात 5,000 पेक्षा जास्त इनपुट/आउटपुट बिंदूंचे नियंत्रण करीत असताना देखील तापमानाची स्थिरता अर्ध्या अंश सेल्सिअस इतक्या कमी श्रेणीत ठेवू शकते. उत्प्रेरक फोडणे यासारख्या गुंतागुंतीच्या प्रक्रियांचे नियंत्रण ठेवताना या प्रणाली अत्यंत जटिल नियंत्रण पद्धतींचा वापर करतात आणि सतत सुरू असलेल्या कार्यादरम्यान जवळजवळ निर्विघ्न 99.8% इतका वेळ चालू राहतात. DCS च्या नवीनतम आवृत्तीमध्ये स्मार्ट देखभाल वैशिष्ट्ये असतात जी यंत्रसामग्रीच्या अपघातांचे पूर्वाभास देतात. या आधुनिक प्रणाली वापरणाऱ्या संयंत्रांमध्ये जुन्या प्रणालींच्या तुलनेत अनपेक्षित बंद होण्याच्या घटना जवळजवळ 57% ने कमी झाल्याचे नोंदवले गेले आहे, ज्यामुळे सुरक्षितता आणि उत्पादन कार्यक्षमता दोन्हीमध्ये मोठा फरक पडतो.
प्रोग्राम करण्यायोग्य ऑटोमेशन कंट्रोलर्स पारंपारिक पीएलसीच्या विश्वासार्ह नियंत्रण वैशिष्ट्यांना सामान्य पीसीच्या गांभीर्यपूर्ण संगणकीय शक्तीसोबत एकत्रित करतात, ज्यामुळे ते गुंतागुंतीच्या कार्यांची हाताळणी करण्यासाठी खरोखरच चांगले आहेत. अशा अनुकूलनीय पॅकेजिंग लाइन्सच्या बाबतीत विचार करा ज्यांना एकाच वेळी 15 पेक्षा जास्त वेगवेगळ्या उत्पादन प्रकारांचे व्यवस्थापन करावे लागते. या प्रणाली लॅडर लॉजिक प्रोग्रामिंग आणि सी++ सारख्या उन्नत कोडिंग भाषा दोन्ही चालवू शकतात. ही दुहेरी क्षमता उत्पादकांना 120 प्रतिमा प्रति सेकंद या दराने दोष ओळखणाऱ्या अत्याधुनिक मशीन व्हिजन सेटअपशी जोडण्याची परवानगी देते. गेल्या वर्षीच्या काही संशोधनात असे आढळून आले की जेव्हा कंपन्या त्यांच्या अन्न प्रक्रिया ऑपरेशन्समध्ये पॅक तंत्रज्ञान लागू करतात, तेव्हा वास्तविक-वेळेतील चांगल्या गुणवत्तेच्या निरीक्षणामुळे सामान्यतः एकूण उपकरण प्रभावीतेमध्ये सुमारे 22 टक्के वाढ होते.
एका विशेष रासायनिक कंपनीने त्यांच्या बॅच उत्पादन चक्रात जवळजवळ एक तृतीयांश घट नोंदवली, जेव्हा त्यांनी जुन्या रिले सिस्टमच्या जागी आधुनिक PACs वापरले, ज्यामध्ये कारखान्यातूनच आंतरिक SQL डेटाबेस उपलब्ध होते. या बदलामुळे 18 कंटाळवाण्या हस्तचलित डेटा प्रविष्टी कार्ये दूर झाली आणि FDA च्या कठोर नियमांचे (विशेषत: भाग 11) पालन सुनिश्चित करण्यासाठी सुरक्षित डिजिटल नोंदी वापरल्या गेल्या, ज्या नंतर बदलता येत नाहीत. त्याच वेळी, सतत चालणाऱ्या गॅल्व्हनाइझिंग ऑपरेशन्ससह काम करणाऱ्या एका स्टील प्लांटमध्ये, अभियंत्यांनी प्रचंड प्रमाणात दररोज काम चालू ठेवताना 99.95% वेळ सुरळीत सुरू ठेवले. त्यांनी अशी बॅकअप नियंत्रण प्रणाली बसवली ज्यामध्ये विशेष इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल्स होते, जे उत्पादन बंद न करता तत्काळ बदलता येत होते, जे दररोज सुमारे 1,200 टन प्रक्रिया करत असताना खरोखरच प्रभावी आहे.
प्रभावी स्वचालन योग्यरित्या कॉन्फिगर केलेल्या इनपुट/आउटपुट (I/O) प्रणालीवर आणि मजबूत संप्रेषण प्रोटोकॉल्सवर अवलंबून असते, ज्यामुळे गतिशील वातावरणात सेन्सर्स, ऍक्च्युएटर्स आणि नियंत्रकांमध्ये अखंड अंतर्क्रिया सुनिश्चित होते.
औद्योगिक प्रणालींसह काम करताना, डिझाइनर्सना फक्त गोष्टी चालू-बंद करणाऱ्या बाइनरी उपकरणांमधील फरक आणि सतत डेटा स्ट्रीम्स हाताळणाऱ्या व्हेरिएबल रेंज उपकरणांमधील फरक माहित असणे आवश्यक आहे. उदाहरणार्थ, डिस्क्रीट इनपुट/आउटपुट (I/O), हे मूलत: लिमिट स्विच किंवा पुश बटन सारख्या गोष्टींमधून येणाऱ्या सोप्या होय/नाही सिग्नल्सशी संबंधित असते. दुसरीकडे, अॅनालॉग इनपुट/आउटपुट (I/O) हे तापमान मोजमाप किंवा दबाव पातळी सारख्या वेळेसह चालू राहणाऱ्या मोजमापांसह कार्य करते. यामुळे महत्त्वाची माहिती गमावल्याशिवाय खर्या सिग्नलची पूर्ण क्षमता राखण्यासाठी खूप अचूक नमुने घेणे आवश्यक असते. बहुतेक अनुभवी अभियंते सिस्टम डिझाइनमध्ये सुमारे 25 अतिरिक्त इनपुट/आउटपुट (I/O) बिंदू राखण्याचा सल्ला देतात. का? कारण प्रक्रियांमध्ये नंतर अद्ययावत किंवा विस्तार केल्यावर भविष्यात कोणते बदल येऊ शकतात हे कोणालाही नेमके सांगता येत नाही.
नियंत्रण खोल्यांजवळच I/O कॅबिनेट्स ठेवणे विद्युत हस्तक्षेप कमी करण्यास मदत करते, परंतु या सेटअपमुळे सर्वत्र लांब तारा असण्याची शक्यता असते. जेव्हा उत्पादक वास्तविक उपकरणांजवळ वितरित I/O मॉड्यूल्स बसवतात, तेव्हा ते केबलिंगसाठीची जागा खूप वाचवू शकतात. काही अहवालांमध्ये मोठ्या औद्योगिक सुविधांमध्ये साठ ते ऐंशी टक्के बचत झाल्याचे नमूद केले आहे. आता अनेक कंपन्या IP67 रेटेड रिमोट I/O स्टेशन्सचा अवलंब करत आहेत जे थेट उत्पादन यंत्रावर लावता येतात. फॅक्टरी फ्लोअरवर परिस्थिती कितीही त्रासदायक असली तरी या सेटअपचा वापर सेन्सर्समधून वास्तविक-वेळेची माहिती मिळवण्यासाठी उत्तम प्रकारे केला जातो.
इथरनेट/आयपी आधुनिक स्थापनांमध्ये 100 मेगाबिट प्रति सेकंद बँडविड्थ आणि IIoT प्लॅटफॉर्मसह नेटिव्ह सुसंगततेसह अग्रेसर आहे. Modbus TCP चा नवीन नेटवर्कमध्ये जुन्या उपकरणांचे एकीकरण करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वापर केला जातो. SCADA आणि MES सारख्या पर्यवेक्षण प्रणालींसह त्यांच्या अविघट जोडणीसाठी उद्योग मार्गदर्शक तत्त्वे या प्रोटोकॉलवर भर देतात.
अनेक कारखाने दशकांपासून विविध विक्रेतांचे उपकरण चालवतात. प्रोटोकॉल रूपांतरक जुन्या RS-485/Modbus RTU उपकरणांना इथरनेट-आधारित नेटवर्कशी जोडतात. योजना तयार करताना अस्तित्वातील फील्डबस टोपोलॉजीचे नियोजन करणे खर्चिक पुनर्रचना टाळते, ज्यामध्ये OPC UA बहु-प्रोटोकॉल वातावरण एकत्रित करण्यासाठी प्राधान्याचे साधन म्हणून उदयास आले आहे.
जेव्हा IIoT प्रणाली एज कॉम्प्युटिंग क्षमतांसह जोडल्या जातात, तेव्हा डेटा विलंबात मोठ्या प्रमाणात कपात होते—Ponemon Institute च्या संशोधनानुसार सुमारे 70% कमी होते. याचा अर्थ असा की मशीन्स खरोखरच साइटवरच माहिती प्रक्रिया करू शकतात, क्लाउड प्रतिसादांची वाट पाहण्याऐवजी. जसजसे हे नेटवर्क उत्पादन क्षेत्रात पसरतात, तसतशा ISO सारख्या मानक संस्थांद्वारे 55000 फ्रेमवर्कद्वारे निश्चित केलेल्या नियामक मर्यादांत राहून स्केलेबल IIoT फ्रेमवर्क वाढीची गरज पूर्ण करतात. उदाहरणार्थ WoT Interoperability Layer. स्मार्ट कारखान्यांमधील वास्तविक जगातील चाचण्यांमध्ये दिसून आले आहे की ते विविध प्रोटोकॉल्स 98% वेळा यशस्वीरित्या जोडते, परंतु शेवटच्या काही टक्के मिळवण्यासाठी विशिष्ट कारखान्याच्या परिस्थिती आणि जुन्या उपकरणांच्या सुसंगततेच्या समस्यांनुसार काही सूक्ष्म समायोजन आवश्यक असते.
मॉड्युलर डिझाइनमुळे स्थिर आर्किटेक्चरच्या तुलनेत 30% अधिक वेगवान सिस्टम अपग्रेड होतात, जे 2024 च्या उत्पादन मानदंडांवर आधारित आहे. डिजिटल ट्विन तंत्रज्ञान भौतिक बदलांपूर्वी उत्पादन विस्ताराचे अभिकल्पन करण्यास अभियंत्यांना परवानगी देते. घटक-आधारित सिस्टम वापरताना टियर-वन पुरवठादार 40% कमी रिट्रोफिट खर्च नोंदवतात, जे प्रमाणात IIoT अपग्रेडला समर्थन देतात.
युनिव्हर्सल कम्युनिकेशन ड्रायव्हर्सद्वारे आधुनिक प्रोग्रामिंग प्लॅटफॉर्म्स जुन्या सिस्टमशी 99% सुसंगतता साधतात—मिश्रित विक्रेता यंत्रांमध्ये हे महत्त्वाचे आहे. नवीनतम सॉफ्टवेअर स्यूट्स HMIs आणि MES सह नेटिव्हपणे एकत्रित होतात, ज्यामुळे ऑटोमोटिव्ह अॅप्लिकेशन्समध्ये एकत्रीकरणाचा वेळ 50% ने कमी होतो (पोनेमन 2023).
भविष्याकडे पाहणारे उत्पादक त्यांच्या ऑटोमेशन बजेटपैकी 25% प्रोटोकॉल-अज्ञेय पायाभूत सुविधांना वाटप करतात, हे ओळखून की प्रत्येक 35 वर्षांनी संप्रेषण मानके विकसित होतात (पोनेमॉन 2024). डब्ल्यूओटी इंटरऑपरेबिलिटी लेयरने सेमॅटिक मानकीकरणाद्वारे 85% वेगवान डिव्हाइस ऑनबोर्डिंग सक्षम केले आहे, नवीन आयआयओटी सेन्सर आणि अॅक्ट्युएटरचा अवलंब करताना मागील बाजूस सुसंगतता राखण्यासाठी हे महत्त्वपूर्ण असल्याचे सिद्ध झाले आहे.
ऑटोमेशन कंट्रोल उपकरणे प्रक्रिया देखरेख, निर्णय घेण्याची आणि सिस्टम समायोजन करते, जे उत्पादन गुणवत्ता आणि कार्यक्षमता सुनिश्चित करते.
पीएलसी डिस्क्रीट, उच्च गतीच्या कामांसाठी आदर्श आहेत, तर डीसीएस मोठ्या प्रमाणात, निरंतर प्रक्रियांसाठी उपयुक्त आहेत ज्यासाठी संपूर्ण सुविधा समन्वय आवश्यक आहे.
मिक्स-वेंडर उपकरणांमधील सुसूत्रतेची हमी देण्यासाठी आणि एकत्रितपणा सुनिश्चित करण्यासाठी महागडी पुन्हा मांडणी टाळता येते.
IIoT एकत्रिकरणामुळे स्थानिक स्तरावर डेटा प्रक्रिया वेग वाढतो, विलंब कमी होतो आणि नेटवर्क वाढीचे व्यवस्थापन करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरता येणारे फ्रेमवर्क विस्तारले जातात.
Copyright © 2024 by Shenzhen QIDA electronic CO.,ltd
EN