Висока производителност и „умни фабрики“ чрез Predictive Maintenance. Широкоспектърна компонентна база от Texas Instruments Inc.

ЕлектроникаФирмени публикации • 27.11.2017

Висока производителност и „умни фабрики“ чрез Predictive Maintenance.  Широкоспектърна компонентна база от Texas Instruments Inc.

Прекъсванията на автоматизирано производство водят до сервизни разходи, загуби на време и финанси. При планираната профилактика се извършват дейности по обслужване и подмяна на детайли, въз основа норми на дефектируемост и статистически данни от предишни периоди. Детайл с очаквана работоспособност между X и Y часа бива заменян преди да наработи X часа. Подмяната по фиксиран график, означава непълно използване на потенциала на детайлите и „мъртво време“ на линията.

Съвременната микроелектроника, дава качествено нови подходи към оптимизацията на индустриалните процеси.
Такъв подход е Just-in-time Predictive Maintenance-ът. Следи се състоянието и износването на детайли и възли. Популярна е аналогията с автомобилите. Сервизната намеса е в резултат на нетипично поведение – шум, консумация, загряване или симптоми, че животът на компонента е към своя край.
Ако състоянието на даден детайл води до промяна в производствен процес или е възможна скорошна повреда, той трябва да бъде заменен в следствие на навременен алармен сигнал.

Predictive Maintenance-ът съчетава отдалечено наблюдение, натрупване, пренос на данни в реално време, разпределена интелигентност на контрол, анализ и самообучаващи се алгоритми в облачни пространства. С приложение в електро задвижвания, роботизирани, електромеханични и транспортни системи.

Изисквания към Predictive Maintenance системите:

Сензори - системата е добра, колкото сензорите! Температура, вибрации, шум, налягане, напрежения и токове са най-често контролираните величини. Понякога се следи химически състав или се прави спектрален анализ на различни среди. Сензорите са труднодостъпни, което прави безжичната комуникация предпочитана. Оттук и необходимостта от ниски консумации и преобразуване на други видове енергия в електрическа. Сензорните модули са базирани на Ultra-Low Power микроконтролери с комуникационни интерфейси, особено когато част от алгоритъма се реализира локално – калибрация, натрупване и обработка на данни, филтриране и минимизиране на обемите предавани данни, вкл. криптиране.

Комуникации – системите работят в реално време с бързо променящи се сигнали и минимални допустими закъснения. Свързаността е необходима за обмен на данни и команди с контролни центрове, оператори и облачни изчислителни мощности. Мрежи с различни стандарти и протоколи могат да функционират едновременно в едни и същи нива на системата. 

На фиг.1 е показана съществуваща автоматизирана система с вторична Predictive Maintenance мрежа.
В лявата част на диаграмата е схемата с индустриален Ethernet към сървър и офисна компютърна мрежа. В дясната част е вторичната мрежа, в която сензорите комуникират безжично с Gateway, свързан с „облак“, където се реализират алгоритмите за анализ. Данните се прехвърляни към офисната мрежа. Predictive Maintenance функциите не са свързани директно към крайните устройства.
 
Gateways – точки за прехвърляне на данни от сензорите към „облака“. Възможно е дадени функции да не се изпълняват в реално време, а съществува и риск от кратковременно разпадане на връзката. Тогава локалните контролери предприемат действия, като алармени съобщения или изключване на възли, без да чакат решение от горното ниво. Големият брой сензори утежнява трафика и част от алгоритъма се реализира локално в Gateway-я.

Мрежова сигурност – системите трябва да бъдат защитени от пробив, изтичане и манипулиране на данни.

Надеждност – контролерите функционират в тежки или екстремни условия на висока (ниска) температура, вибрации, запрашеност, влага, агресивни химикали и други потенциално опасни и разрушаващи фактори. Компонентите трябва да бъдат пригодени за работа при тези условия.

Безопасност – системен подход, гарантиращ, че няма да бъдат нанесени щети и поражения на оборудването и на хората опериращи с него.

 

Texas Instruments Inc. предлага широка гама продукти за Predictive Maintenance модули:

Sensing products с комуникационни възможности, със или без контролни функции, за работа на батерийни захранвания или в Energy harvesting системи.
Прецизни аналогови Amplifiers и преобразуватели Data Converters, за сигнална обработка.
Интерфейсни продукти Interface и Embedded Processors с необходимата функционалност и мрежова сигурност.
Wireless Connectivity интегрирани SoC - микроконтролерно ядро с периферия и комуникационна част по безжични стандарти като Wi-Fi®, Bluetooth Low Energy (BLE), 6LoWPAN, Sub-1GHz.

DSP-та и ARM® базирани Processors за изграждане на Gateways. Включително с индустриални Ethernet протоколи.
Двуядрени Cortex-R Safety процесори Hercules RM and TMS570З за safety-critical и life-critical системи.
Power Management схеми за захранващи модули и компоненти с повишена надеждност - HiRel Enhanced products and HiTemp.

За повече информация:
Factory Automation & Control
IoT
Field Transmitter with BLuetooth Low Energy (BLE) from 4 to 20-mA Current Loop Reference Design
Single-Chip, Loop-Powered 4-20mA RTD Sensor Transmitter Reference Design
Current Sense Amplifiers
MCUs


 

 

 

 

 

 

България, София 1612 | ж.к. Хиподрума | ул. "Ами Буе" 80

T 02 950 20 25 | T 02 950 20 26 | aebg@akermann.bg | www.akermann.bg

Top