У сржима модерних индустријских система налази се опрема за аутоматизацију која повезује разне компоненте попут сензора, контролера и актуатора како би производним линијама обезбедила непрекидан и глатак рад. Статистика то потврђује — према прошлогодишњем истраживању ARC Advisory-ја, многе фабрике пријављују смањење грешака чак за око 40% када пређу са ручног на аутоматизоване системе. Узмимо регулацију температуре у великим хемијским реакторима или координацију рада роботских руку — ови системи могу да одрже тачност до једне хиљадитине милиметра. А ствари постају још паметније: данас водећи произвођачи почињу да уграђују ИИ-алате за предвиђање директно у своје контролне јединице, тако да фабрике могу тренутно да обраде податке и прилагоде рад без чекања спољашње анализе.
Пут индустријске аутоматизације заиста је започео у 60-им годинама прошлог века кад су стари електромеханички релеји радили ништа више него укључивање и искључивање. Брзо померање у времenu до 90-их, и видели смо програмабилне логичке контролере, или ПЛК-ове како се често називају, који су постали свуда присутни у фабрикама које производе појединачне производе. Ови мали радници су могли да обраде око 1.000 тачака улаза/излаза сваке секунде. Данас, модерни паметни контролери су напредовали на велики начин. Они могу да комуницирају са Индустријским интернетом ствари док обрађују 15 милиона инструкција у секунди, истовремено користећи 30% мање енергије у односу на своје старије верзије. А не заборавимо ни еџ рачунарске модуле. Ови момци омогућавају машинама да размишљају самостално управо на месту, смањујући зависност од удаљених облачних сервера скоро за половину у критичним операцијама као што је производња полупроводника, према извештају ДелоИте из прошле године.
Савремени системи обављају три основне функције:
Овакав интегрисани приступ омогућава 99,95% доступности на линијама за заваривање у аутомобилској индустрији и стопу грешака испод 0,1% у паковању фармацеутских производа (McKinsey истраживање индекса достигнућа у производњи, 2023). Како се напредује у области инструментације за контролу процеса, ови системи све чешће самостално дијагностикују потребе за одржавањем, предвиђајући кварове мотора чак 800 радних сати пре него што дође до квара.
Odabir odgovarajućeg kontrolera znači prvo razmotriti nekoliko faktora. Vreme reakcije je od velikog značaja za aplikacije poput operacija brzog uzimanja i postavljanja, gde ±10 ms može biti odlučujuće. Takođe postoje i zahtevi za preciznošću. Rad u poluprovodničkoj industriji često zahteva tolerancije ispod jednog milimetra. Ne treba zaboraviti ni na skalabilnost. Većina stručnjaka preporučuje da se ostavi oko 30 do 50 procenata dodatnog kapaciteta za slučaj rasta poslovanja. Prema nedavnim podacima iz industrije iz prošle godine, više od polovine zaustavljanja proizvodnje u uslovima mešovite proizvodnje zapravo potiče od korišćenja kontrolera koji ne odgovaraju zahtevima mašina. To jasno ukazuje na to koliko je važno uskladiti tehničke specifikacije sa onim što se dešava na fabričkom podu, kako bi se osiguralo neprekinuto funkcionisanje bez neočekivanih prekida.
Programabilni logički kontroleri (PLC) su praktično svuda gde je važno donošenje odluka u deliću sekunde, zamislite montažne linije koje moraju da reaguju unutar milisekundi. Ovi kontroleri osiguravaju glatko funkcionisanje mašina za zatvaranje boca koje mogu obraditi oko 400 boca po minuti, a kamoli onih izuzetno preciznih robotskih zavarivača koji postižu tačnost od 0,05 mm svaki put. Šta ih čini toliko popularnim? Pa, programiranje pomoću ladder logike znatno olakšava podešavanje transportera da rade u skladu i instalaciju ključnih sigurnosnih zaključavanja na fabričkom podu. Stručnjaci iz industrije ističu jednu zanimljivu činjenicu iz najnovijih statistika iz Priručnika za upravljanje procesima – u poređenju sa običnim računarskim sistemima, PLC-ovi smanjuju vreme podešavanja za oko 40% u fabrici automobila. Takva efikasnost objašnjava zašto ostaju najčešći izbor, uprkos svim naprednim novim tehnologijama koje dolaze.
Дистрибуирани системи управљања (DCS) заиста се истичу у индустријским условима где све мора да ради заједно на нивоу целокупног објекта. Узмимо на пример петролне рефинерије — ови системи могу одржавати стабилну температуру у оквиру половине степена Целзијуса, чак и када управљају преко 5.000 тачака улаза/излаза широм постројења. Ови системи користе напредне методе управљања како би обрађивали сложене процесе као што је каталитичко цепање, истовремено одржавајући скоро потпуну доступност од око 99,8% током трајних радних периода. Најновије верзије DCS-а долазе опремљене интелигентним функцијама одржавања које заправо предвиђају кварове опреме пре него што се они догоде. Послови који користе ове модерне системе пријављују око 57% мање изненадних искључења у поређењу са старијим конфигурацијама, што има огроман утицај како на безбедност, тако и на ефикасност производње.
Програмабилни аутоматизовани контролери спајају поуздане функције управљања традиционалних ПЛК-ова са изразитом рачунском моћи обичних рачунара, због чега су изузетно добри за обављање сложених задатака. Замислите адаптивне линије паковања које морају истовремено да обраде више од 15 различитих типова производа. Ови системи могу извршавати како програмирање у ладер логици, тако и напредне програмске језике попут C++. Ова двострука могућност омогућава произвођачима да их повежу са софистицираним системима машинског виђења који откривају недостатке брзином од 120 слика у секунди. Нека истраживања из прошле године показала су да компаније које у својим операцијама прераде хране имплементирају технологију ПАЦ-а, углавном имају око 22 процента већи ефективни капацитет опреме због бољег квалитетног надзора у реалном времену.
Једна специјална хемијска компанија смањила је циклусе производње серија скоро за трећину када је заменила старе релејне системе модерним програмабилним аутоматизованим контролерима (PAC) који су одмах из фабрике долазили са уграђеним SQL базама података. Ова промена елиминисала је 18 досадних задатака ручног уношења података и осигурала да све испуни строге захтеве FDA-е (посебно део 11) кроз безбедне дигиталне записе који се накнадно не могу мењати. У међувремену, у челичану која непрестано ради галванизацију, инжењери су успели да одрже рад система стално на нивоу од 99,95% упркос обради огромних количина дан за даном. Постигли су то инсталирањем резервних система управљања са посебним улазно/излазним модулима који се могу замењивати у покрету, без заустављања производње, што је веома импресивно имајући у виду да обраде око 1.200 тона сваког дана.
Ефикасна аутоматизација заснована је на правилно конфигурисаним системима улаза/излаза (I/O) и поузданним комуникационим протоколима који обезбеђују безпрекорано међусобно дејство између сензора, актуатора и контролера у динамичним срединама.
Када раде са индустријским системима, пројектанти морају знати разлику између оних бинарних уређаја који само укључују и искључују ствари и оних са променљивим опсегом који обрађују сталне токове података. Узмимо дискретни улаз/излаз, на пример, он у основи ради са једноставним да/не сигналима који долазе из ствари као што су гранични прекидачи или тастери. С друге стране, аналогни улаз/излаз ради са сталним мерењима попут отчитавања температуре или нивоа притиска током времена. Ови захтевају много финије стопе узорковања како би се очувао стварни сигнал без губитка важних детаља. Већина искуствених инжењера предлаже да се у пројектовању система остави око 25 додатних улаз/излаз тачака. Зашто? Зато што нико не може предвидети тачно које измене могу доћи касније када се процеси ажурирају или прошире.
Уградња И/О шкафова поред контролних соба помаже у смањењу електричних сметњи, мада ова конфигурација често подразумева велики број дугачких жица које се протежу свуда. Кад произвођачи инсталирају дистрибуиране И/О модуле ближе стварној опреми, могу уштедети огромну количину простора за каблове. Неки извештаји указују на уштеде од педесет до осамдесет процената у великим индустријским објектима. Многе компаније сада прелазе на даљинске И/О станице са степеном заштите IP67 које се могу директно монтирати на производне машине. Ове конфигурације одлично функционишу за прикупљање података у реалном времену са сензора, чак и кад су услови на фабричком поду прилично тешки.
Ethernet/IP vodi moderne instalacije sa propusnošću od 100 Mbps i prirodnom kompatibilnošću sa IIoT platformama. Modbus TCP i dalje se široko koristi za integraciju starih uređaja u nove mreže. Industrijski standardi ističu ove protokole zbog njihove bezproblematične povezanosti sa nadzornim sistemima poput SCADA i MES.
Mnoge fabrike rade sa opremom različitih proizvođača koja potiče iz različitih decenija. Pretvarači protokola povezuju stare uređaje na RS-485/Modbus RTU sa mrežama zasnovanim na Ethernetu. Mapiranje postojećih fieldbus topologija tokom planiranja sprečava skupu rekonfiguraciju, pri čemu OPC UA sve više postaje preferirano rešenje za unifikaciju okruženja sa više protokola.
Када се системи ИИоТ комбинују са могућностима рачунарства на ивици, значајно смањују задршке у преносу података — истраживање Понемон института показује смањење од око 70%. То значи да машине могу локално да обраде информације управо на месту, уместо да чекају одговоре из облака. Док се ове мреже проширују по производним површинама, скалабилни оквiri ИИоТ-а лако подносе пораст оптерећења, истовремено поштујући регулаторне оквире које су установиле организације као што је ИСО кроз свој 55000 оквир. Узмимо, на пример, ВоТ слој за интероперабилност. Тестови у стварним условима у паметним фабрикама показују да он успешно повезује различите протоколе у око 98% случајева, мада постизање последњих неколико процената често захтева додатну прилагођавање у зависности од специфичних услова фабрике и компатибилности са старом опремом.
Модуларни дизајни омогућавају 30% брже надоградње система у односу на фиксне архитектуре, на основу показатеља из производње за 2024. годину. Технологија дигиталног двојника омогућава инжењерима да симулирају проширење производње пре физичких измена. Добављачи првог нивоа пријављују 40% ниже трошкове ретрофитовања када користе системе засноване на компонентама који подржавају постепене надоградње IIoT-а.
Савремени програмски платформи постижу 99% компатибилност са старијим системима кроз универзалне драјвере за комуникацију — критично за погоне са опремом више произвођача. Најновији софтверски пакети нативно се интегришу са HMI-јем и MES-ом, смањујући време интеграције за 50% у аутомобилској индустрији (Ponemon 2023).
Progresivni proizvođači odvajaju 25% svojih budžeta za automatizaciju na infrastrukturu nezavisnu od protokola, priznajući da se komunikacioni standardi menjaju svakih 3–5 godina (Ponemon 2024). Sloj interoperabilnosti WoT omogućio je 85% brže povezivanje uređaja kroz semantičku standardizaciju, što je pokazalo ključnu ulogu u održavanju povratne kompatibilnosti pri usvajanju novih IIoT senzora i aktuatora.
Oprema za automatsko upravljanje vrši nadgledanje procesa, donošenje odluka i podešavanje sistema, čime se osigurava optimalna kvaliteta i efikasnost proizvodnje.
PLC-ovi su idealni za diskretne zadatke visoke brzine, dok su DCS sistemi prilagođeni velikim kontinualnim procesima koji zahtevaju koordinaciju na nivou cele instalacije.
Обезбеђивање компатибилности и интеграције спречава скупу промену конфигурације и омогућава глатку интеракцију између опреме различитих произвођача.
Интеграција IIoT побољшава брзину обраде података на локацији, смањује застоје и проширује скалабилне оквире за управљање растом мреже.
Autorska prava © 2024 Shenzhen QIDA electronic CO.,ltd
EN