Industrieel internet der dingen en de opkomst van slimme pneumatiek

We kennen allemaal de hype over het internet van Things (IoT) en de revolutionaire impact ervan op de productie. Maar helaas gaat de adoptie van industriële Internet of Things-technologie niet zo snel als de supporters van het concept hadden voorspeld.

Wat weerhoudt ons ervan om een ​​bredere omarming van het industriële internet der dingen te zien, vooral in de pneumatiek?

Voor eindgebruikers die verantwoordelijk zijn voor het onderhouden en draaiende houden van machines, is de weg vrij. U kunt een IoT-systeem gegevens van de machine laten leveren en ervoor zorgen dat de systemen of de componenten op die machine binnen hun normale bereik werken. In dat opzicht zijn het de eindgebruikers die aandringen op de implementatie van het industriële Internet of Things.

De ontkoppeling ligt vaak bij machinebouwers. Ze hebben mogelijk meerdere klanten die hen pushen voor IoT-oplossingen, dus OEM's vragen:"Hoe implementeer je dat? Wie heeft het product om dat te doen? En wat moeten we in de gaten houden?”

De pneumatiek heeft al geruime tijd verschillende diagnostische kenmerken. We kunnen vandaag bijvoorbeeld voelen of het vermogen te laag of te hoog is, of dat er een kortsluiting is in een I/O-systeem die een of andere storing heeft veroorzaakt. En nu gaan we een stap verder met sensoren en de mogelijkheid om I/O-systemen te gebruiken om te kijken naar de dingen die de actuatoren aandrijven. Het aspect waar mensen mee worstelen is:“Ik heb al die data, maar wat betekent het? Hoe zetten we die data om in bruikbare informatie?” Dat is het grote struikelblok vandaag.

Nu ligt de focus op wat u met die gegevens kunt doen om deze om te zetten in bruikbare informatie en om te reageren op of zelfs falen te voorspellen. Zo zit de Emerson Aventics ST4-2P programmeerbare sensor al jaren in onze productlijn. Het meet de reisafstand en snelheid voor pneumatische cilinders. We kunnen de snelheid van de zuiger in de cilinder voelen. Maar we kunnen die gegevens die van de sensoren komen ook gebruiken om de kussens en schokdempers in de cilinder te controleren om ervoor te zorgen dat ze binnen een bepaald specificatievenster presteren. Als je die gegevens interpoleert, kun je een manier bedenken om ervoor te zorgen dat de cilinder werkt zoals verwacht, en snel bepalen wanneer dat niet het geval is.

U kunt de gegevens van vandaag in de PLC zien en met een gateway zoals de slimme pneumatische monitor van Aventics kunt u de gegevens analyseren om bruikbare informatie te creëren om erachter te komen wat er met de machine aan de hand is.

OEM's werken met pneumatische componenten zoals de hier afgebeelde Emerson Aventics kan een IoT-architectuur worden ontwikkeld om ervoor te zorgen dat de juiste sensoren aanwezig zijn en de juiste dingen detecteren om ervoor te zorgen dat een machine fulltime blijft draaien.

Laten we bijvoorbeeld eens kijken naar het energieverbruik. U kunt de luchtdruk meten die in het systeem gaat. Je kunt de stroom meten en dat correleren met een gebeurtenis en concluderen dat wanneer je een bepaalde klep aanzet, je een bepaalde stroom krijgt, wat betekent dat als die stroom de volgende keer dat de klep aangaat afwijkt, er iets mis moet zijn met het systeem. Misschien is de buis eruit gekomen of zijn de afdichtingen in de cilinder versleten. Je weet dat er iets niet klopt, maar wat doe je met die informatie en hoe u gebruikt het is de onderscheidende factor wanneer machinebouwers manieren zoeken om gebruik te maken van IoT-mogelijkheden.

Zowel de OEM als de fabrikant van de onderdelen hebben de verantwoordelijkheid om problemen aan te pakken die uit de gegevens naar voren komen. Onze IoT-aanpak is niet "IoT in a Box". Het heeft een adviserend karakter. OEM's en eindgebruikers willen doorgaans wat extra monitoring om ervoor te zorgen dat hun machineprocessen correct worden gecontroleerd. We kunnen samenwerken met de OEM om een ​​IoT-architectuur te bedenken om ervoor te zorgen dat de juiste sensoren aanwezig zijn en de juiste dingen detecteren om ervoor te zorgen dat die machine fulltime blijft draaien.

Het belangrijkste is dat de fabrikanten van onderdelen die de machine afbouwen, met elkaar moeten praten en moeten begrijpen hoe de pneumatiek in het spel komt, zodat er een echt partnerschap kan ontstaan ​​wanneer we met klanten over IoT praten. Als je op veldniveau komt, heb je pneumatiek, aandrijvingen, controllers en I/O-systemen. De sleutel is om te weten hoe de gegevens tussen die items gaan en ervoor te zorgen dat de gegevens overal terechtkomen, of dat nu lokaal op een webserver is of naar een cloudsysteem.

Terugkomend op het voorbeeld van energieverbruik:de beste manier om energiebesparingen te realiseren, is door de compressor uit te schakelen. Het klinkt eenvoudig. Hoewel we misschien geen compressoren maken en geen regelsystemen voor compressoren, kunnen we met slimme pneumatiek toch vertel het compressorbesturingssysteem wat de vraag naar lucht is in de komende 12 uur. En van daaruit kunnen de bedieningselementen de compressor dienovereenkomstig uitschakelen, omdat deze misschien niet al die lucht nodig heeft. Dat is slechts één voorbeeld van componenten en systemen die met elkaar 'praten' om energiebesparingen te beïnvloeden.

Klanten raken langzaamaan vertrouwd met het concept van een hoger niveau van analyse en datadeling. Wat nog belangrijker is, het hangt af van met wie u spreekt in het machineontwerpproces. In het verleden, toen we samenwerkten met machineontwerpers, bespraken we zaken als stroom en de luchtaansluiting. Nu moet de discussie betrekking hebben op factoren zoals netwerkverbindingen, beveiliging en VPN-verbindingen.

Het is belangrijker dan ooit om de IT-afdeling mee te nemen in de ontwerparchitectuur en te bespreken hoe die verbindingen eruit zien en hoe de data beweegt. De beveiligingskwesties zijn ook belangrijk, vooral voor eindgebruikers, dus u moet IT-experts vroeg bij het ontwerp betrekken om te begrijpen wat de gegevens zijn, hoeveel gegevens, waar de gegevens naartoe gaan en hoe ze verbinding gaan maken. In het verleden was dat niet nodig.

Hoe zullen al deze dingen samenwerken om de situatie voor een fabrikant te verbeteren? Een visie is om een ​​zeer autonoom onderhoudsproces mogelijk te maken. Voor ons betekent dit dat het pneumatische circuit, of uiteindelijk de machine, 100 procent uptime heeft en nooit uitvalt. Het is duidelijk dat componenten verslijten; kleppen en cilinders doorlopen hun gespecificeerde levenscyclus en moeten worden vervangen. Maar de gegevens zijn er om storingen te voorspellen voordat het gebeurt, dus dat is waar voorspellend onderhoud van pas komt.

Een toepassing voorspelt bijvoorbeeld de prestatievermindering van zaken als pneumatische kleppen. Op basis van een levenscyclusbenchmark en B10-levenscycluscredits kunnen we de gegevens gebruiken om bij te houden wanneer een bepaalde klep 75 miljoen cycli bereikt en moet worden vervangen. De operator kan een bericht ontvangen over een voorspellende storing en de klep vervangen voordat de productie wordt onderbroken.

Met behulp van gegevens van sensoren kunnen we ook voorspellen wanneer een schokdemper aan het uiteinde van de actuator verslechtert door een toename van de cyclussnelheid te detecteren, zelfs met enkele milliseconden. Dit zou een alarm activeren of zelfs een automatische e-mail sturen naar de leverancier van het onderdeel dat het onderhoud moet worden voltooid of dat het onderdeel klaar is om te worden vervangen. Het systeem zou zelfs een bestelling kunnen genereren en een nieuw onderdeel zou automatisch naar de klant worden verzonden, zodat de installatie kan worden gepland om de productieonderbreking tot een minimum te beperken.

Het einddoel is om gegevens te gebruiken om informatie te verstrekken om ervoor te zorgen dat machines nooit falen; dat ze zelfdiagnose stellen; en dat eindgebruikers weten wat er gebeurt en dat de machine gewoon blijft werken.

Mark Densley is directeur bedrijfsontwikkeling bij de fabrieksautomatiseringsdivisie van Emerson Automation Solutions.