După cum se poate observa în jurul nostru, lumea se află în plină revoluție industrială și anume Industry 4.0. Aceasta se referă la conectarea unei multitudini de dispozitive la internet, la omniprezența senzorilor, la larga răspândire a comunicațiilor fără fir, la o dezvoltare și implementare fără precedent a sistemelor robotizate și a mașinilor inteligente, precum și la analiza în timp real a dispozitivelor și sistemelor.
În ultimii ani s-a putut constata o creștere semnificativă a varietății produselor, în condițiile unei scurtări a ciclului de viață al acestora, impunând schimbări în ceea ce înseamnă procesele de dezvoltare și fabricație, precum și asupra soluțiilor tehnologice de a răspunde cerințelor clienților. Se poate astfel spune, într-o definiție succintă că Industry 4.0 a apărut ca o necesitate pentru eficientizarea proceselor de producție. Ea reprezintă mai mult decât o automatizare, fiind o integrare complexă a mecatronicii și prelucrării digitale a datelor. Industry 4.0 se referă la întregul ciclu de viață al produsului și la lanțul de aprovizionare.
Transpunerea în practică a celor de mai sus nu ar fi posibilă fără IoT – Internetul Lucrurilor, care presupune utilizarea în cadrul echipamentelor existente a unor componente ce permit comunicarea prin internet, cu sau fără fir, cu scopul monitorizării sau controlului de la distanță, formând o rețea de obiecte.
Există două abordări:
• IoT: se referă la Internetul Lucrurilor – conexiunile dintre obiectele fizice precum senzorii, mașinile și Internetul.
• IioT: oarecum similar, numai că Internetul Lucrurilor în mediul Industrial este un concept care se referă la conexiunile dintre oameni, date și mașini, în cadrul proceselor industriale.
Tendința principală este de a folosi cât mai multe dispozitive care au încorporate capacități de comunicare: camere de supraveghere, senzori (de vibrații, meteorologici, de umiditate, de măsurare a nivelului de poluare etc.) pentru a îmbunătăți dispozitivele medicale, pentru a facilita liniile de producție și pentru a ușura utilizarea dispozitivelor cu care interacționăm zi de zi: autovehicule, electrocasnice, telefoane sau televizoare inteligente etc.
Internetul obiectelor presupune că omul stabilește scopul, dar nu setează și o modalitate de a-l atinge. Mai mult decât atât, sistemul însuși analizează datele și anticipează dorințele unei persoane.
Aurocon COMPEC vine în sprijinul acestei tendințe, oferind echipamente care să faciliteze implementarea IIoT. Astfel vă sunt oferite echipamente pentru conectare în rețele, dispozitive de transmitere sau stocare a datelor, sisteme de calcul, echipamente senzoriale etc. În cele ce urmează vă sunt prezentate câteva exemple, care vă dovedesc preocuparea noastră constantă de a adăuga și oferi cele mai recente tehnologii, de la mărci recunoscute, dar și de la start-up-uri inovative.
Familia Revolution Pi
Porți modulare KUNBUS-GW pentru rețele industriale
După cum a fost menționat, cerințele de astăzi asupra rețelelor de comunicații dezvoltate în timp, devin din ce în ce mai complexe. Diferite rețele, cu diferite viteze de transmitere a datelor și cu un anumit trafic de date, se așteaptă să comunice între ele. Acolo unde odinioară erau preferate rețele clasice, precum CANopen, PROFIBUS sau DeviceNet, rețelele bazate pe Ethernet le completează sau le înlocuiesc. O schimbare completă a modulelor de comunicație este scumpă și adesea de nerealizat. De aceea, porțile modulare de la KUNBUS oferă o cale excelentă de conectare rapidă, ușoară și economică a diferitelor rețele, în conformitate cu protecția investiției.
Modulul de bază RevPi Core 3 dezasamblat pe componente. În mijlocul imaginii se poate vedea modulul de calcul Raspberry Pi.
Revolution Pi este un PC industrial, modular, deschis, bazat pe bine cunoscutul Raspberry Pi. Protejate în carcasă subțire pentru șină DIN, cele trei module de bază disponibile pot fi extinse printr-o varietate de module I/O și porți de magistrală de câmp. Modulele cu alimentare la 24V sunt conectate rapid în numai câteva secunde și pot fi configurate cu ușurință cu ajutorul unei unelte de configurare grafice.
Pentru a se obține o reală sustenabilitate industrială în acord cu EN 61131-2 sau IEC 61131-2, a fost utilizat ca bază modulul de calcul Raspberry Pi. Acesta, arătând ca o memorie RAM pentru laptop, este limitat la ce este esențial și nu are nicio interfață externă. Modulul de calcul Raspberry Pi a fost apoi înzestrat cu periferice robuste, compatibile industrial, care respectă toate standardele industriale importante. Din punct de vedere al software-ului, Revolution Pi a fost special adaptat sistemului de operare Raspbian, care este echipat cu un pachet de timp real. Utilizarea Raspbian asigură că majoritatea aplicațiilor dezvoltate pentru Raspberry Pi pot fi de asemenea utilizate pe Revolution Pi. Mai multe informații pot fi identificate în datele tehnice ale modulelor individuale.
De exemplu, porțile KUNBUS-GW constau din două module fiecare, care conțin protocolul respectiv și sunt conectate împreună cu o interfață comună pentru schimbul de date. Fiecare modul este integrat în rețeaua respectivă ca Slave. Datele sunt schimbate printr-un jumper ce conectează ambele module. Poarta convertește toate datele pe care rețeaua țintă le poate transfera. Ea omite datele netransferabile și adaugă datele necesare în noua rețea. Astfel, operatorii pot transfera toate datele necesare de la o rețea închisă la alta. Această abordare inteligentă face ca poarta KUNBUS-GW să fie foarte flexibilă.
KUNBUS oferă un convertor de protocol, care poate fi atașat / detașat de pe șina DIN cu o conectare de tip plug & play. Protocoalele în sine se află în module compacte, a căror carcasă este de numai 22.5 in × 101.4 in × 115 in. Modulele sunt alimentate cu o tensiune de operare de 24V, iar consumul energetic este de mai puțin de 3Watt.
Acolo unde porțile convenționale trebuie să fie înlocuite complet în eventualitatea unei funcționări defectuoase, cu porțile KUNBUSGW este suficientă înlocuirea numai a modulului defect.
Pe lângă avantajul de cost al designului modulului, această abordare oferă un alt avantaj cheie: decizia pentru sau împotriva unei anume rețele trebuie făcută doar înainte de livrare. În consecință, este posibilă o reacție mai bună la orice schimbări speciale și recente în cerințele care apar.
Soluțiile particularizate sunt, de asemenea, posibile. Porțile sunt echipate cu un server web integrat; componentele programului sunt actualizate prin server FTP. Poarta este combinabilă divers cu cele mai importante protocoale pentru rețele de comunicații industriale.
Caracteristici tehnice
■ Sursă de tensiune 24VDC (-15/+20 %)
■ Putere maximă < 3 Watt
■ Consum curent 100 mA
■ Timp de ciclu între module 1.2 ms
■ Dimensiune (W × H × D) 96 mm x 22.5 mm x 110.5 mm
■ Masă aprox. 90 g
■ Clasă de protecție IP20
■ Temperatură de operare 0°C până la 60°C
■ Temperatură de stocare de la -25°C la 70°C
■ Umiditate (40°C) până la 93% (fără condens)
■ Material carcasă policarbonat
■ Cu izolație galvanică
■ Montare pe șină DIN (EN50022)
Poartă Seeed Studio LoRaWAN
− Nr. stoc RS: 179-3738
− Marca: Seeed Studio
− Cod producător: 110060622
LoRa este o soluție perfectă de wireless cu rază lungă de acțiune, care dă posibilitatea de a crea rețele de arie largă (WAN) de joasă putere. Până la ora actuală existaseră câteva plăci “LoRa”, precum Seeeduino LoRaWan și Grove LoRa Radio etc. Totuși, dacă doriți să vă construiți propria rețea LoRa, există 3 lucruri pe care trebuie să le pregătiți înainte de a începe: o poartă, ce puțin un nod și un server local unde puteți monitoriza toate dispozitivele. Acest kit oferă toate elementele de bază de care aveți nevoie: un Raspberry Pi 3, un Seeeduino LoRaWAN cu GPS și o poartă & server local, care să vă permită să colectați și transferați date între nodurile dvs. LoRa.
Caracteristici tehnice
• Consum energetic redus & arie largă
• Siguranță în funcționare standard industrial
• Soluție economică pentru construirea unei rețele LoRa /LoRaWAN
• Accesorii bogate de senzori și actuatori
• Monitorizare în timp real
UrsaLeo UL-RPI1S2R2 – kit de evaluare RPi IoT pentru platforma Google Cloud
− Nr. stoc RS: 175-0396
− Marca: UrsaLeo
− Cod producător: UL-RPI1S2R2
Kitul de evaluare UrsaLeo RPi IoT oferă o cale simplă și ușoară de conectare a unei game de senzori la platforma Google Cloud. Odată asamblată și alimentată, datele de la senzorii de mișcare și mediu Thunderboards sunt trimise imediat către Google Cloud, unde pot fi vizualizate și procesate utilizând consola cloud UrsaLeo.
Caracteristici tehnice
• Raspberry Pi 3 B+ (număr stoc RS 137-3331)
• Silicon Labs Thunderboard 2 cu 10 senzori (număr stoc RS 171-7023)
• Sursă de alimentare Raspberry Pi (număr stoc RS 909-8135)
• Card microSD de 16GB, preîncărcat cu Yocto Linux și demonstrația UrsaLeo Gateway
Switch Ethernet industrial RS PRO
− Nr. stoc RS: 144-8675
− Marca: RS Pro
Specificații
• Consum energetic: maxim 1.35Watt: 260mA la +5VDC / 45mA la +30VDC
• Intrare sursă de tensiune: nestabilizată de la +5V la +30VDC, protecție la polaritate inversă
• Temperatură de operare: de la -40ºC la +80ºC
• Porturi Ethernet: 5 × RJ45, auto-detecție 10/100Mhz, auto-detecție crossover (Auto MDIX)
• 10/100Mbps Ethernet fără management
• Carcasă: metalică cu clasă de protecție IP-20 cu bloc terminal cu șuruburi Easy Wire Removable
• Masă: 0.27 kg
• Dimensiuni: 99 mm × 95 mm × 29 mm
Caracteristici
• Switch Ethernet cu 5 porturi 10/100 Mbs
• Intrări de alimentare duale redundante: de la +5V la +30VDC
• Design compact cu montare integrală pe șină DIN
• Nu este necesar software – montare simplă și conectare
• Domeniu de temperatură pentru mediul industrial
Switch Ethernet Brainboxes cu 8 intrări analogice
− Nr. stoc RS: 847-4743
− Marca: Brainboxes
− Cod producător: ED-549R2
Dispozitivul prezentat, ED-549, este un convertor Ethernet cu 8 intrări analogice + gateway RS485. Dispozitivul este compatibil cu sistemul de operare Windows, operează pe magistrală Ethernet într-un interval de temperatură de la -30°C la +80°C.
Cele 8 intrări analogice sunt independent configurabile ca intrări de tensiune diferențială sau de curent. Domeniile de tensiune de intrare sunt ±10V, ±5V, ±2,5V, ±1V, ±500mV, ±250mV, ±150mV sau ±75mV, iar domeniile de curent sunt ±20mA, 0-20mA sau 4-20mA. Intrările analogice sunt izolate față de sursa de alimentare, față de rețea și față de porturile RS-485. Rezoluția pe canal este de 16 biți, iar precizia de măsurare este de 0.1% pe întreaga scală la 25°C. Alte caracteristici sunt: viteză de măsurare de 12 măsurări pe secundă, impedanță de intrare > 10MΩ, zgomot redus CMRR > 120dB.
Kit de start Flex Gecko – dezvoltare de protocol Wireless pentru EFR32
− Nr. stoc RS: 122-9764
− Marca: Silicon Labs
− Cod producător: SLWSTK6063A
Kitul de start wireless SLWSTK6063A (WSTK) este un excelent punct de pornire pentru a vă familiariza cu sistemul pe cip (SoC) EFR32 Flex Gecko Wireless. Placa de bază WSTK BRD4001A este caracterizată de un depanator J-Link pe placă, un monitorizator de energie avansat (AEM) pentru monitorizare în timp real a curentului și tensiunii, și o interfață de poartă Virtual COM (VCOM). Este asigurat suport pentru interfața de urmărire pachete (PTI).
Placa de bază anterior menționată (BRD4001A) este utilizată împreună cu placa radio EFR32FG 2400/434 MHz SLWRB4251B (număr stoc RS 122-9769) prin conectare directă. Placa radio poate fi de asemenea utilizată ca proiect de referință pentru rețele de potrivire ale interfețelor RF. Toate funcționalitățile de depanare, inclusiv AEM, VCOM și PTI, pot fi, de asemenea, utilizate împreună cu un dispozitiv extern, în loc să fie incluse în placa radio.
Caracteristici tehnice
• Conectivitate Ethernet și USB
• Depanator SEGGER J-Link pe placă
• Suport AEM, VCOM și PTI
• Senzor de umiditate și temperatură Si7021
• Butoane, LED-uri și memorie 128 × 128 pixeli de ultra joasă putere
• Conector cu 20-pini, pas 2.54 mm pentru placă de extensie
• Alimentare de la baterii sau prin USB
Caracteristici tehnice ale plăcii radio
• Sistem pe cip EFR32 Flex Gecko Wireless cu memorie Flash 256 kB și RAM 32 kB (EFR32FG1P133F256GM48)
• Antenă PCB F – inversat (bandă 2,4 GHz)
• Conector SMA (bandă 434 MHz)
Conținut kit
• 2 plăci de bază Kit de start Wireless BRD4001A
• 2 plăci radio BRD4251B EFR32FG 2400/434 MHz 10 dBm
• 2 antene 434 MHz cu conector SMA
• 2 baterii cu litiu CR2032
• 2 suporturi de baterii AA
• 2 cabluri USB Tip A/USB Mini-B
• Un adaptor de depanare BRD8010A WSTK
Kit de conectare sistem Harting – Ethernet, GPIO, USB 2.0
− Nr. stoc RS: 176-2224
− Marca: HARTING
− Cod producător: 2095000001630
HARTING și Bosch și-au unit experiența pentru realizarea primului kit Plug & Play IoT pentru aplicații industriale cu protecție IP 54 de pe piață. El permite monitorizarea condițiilor digitale ale multor intrări de senzori de la mașini de lucru, extrem de simplu și rapid cu sistem simplu Plug & Play.
Monitorizarea condițiilor digitale utilizând măsurări ale unor mărimi fizice, precum temperatură și vibrații, este un element eficient al monitorizării permanente, al îmbunătățirii operației și a stării de funcționare a mașinilor și echipamentelor. Monitorizarea permite identificarea modificării comportamentului mașinii și a acțiunilor cele mai potrivite ce trebuie realizate. Selectarea, instalarea și integrarea componentelor potrivite în infrastructura existentă poate fi totuși uneori foarte costisitoare. Kitul de start IoT de la HARTING este potrivit pentru prototipare și evaluare, cât și pentru utilizare în mediul industrial.
Alături de Kit-ul industrial IoT MICA® CISS este acum disponibilă o soluție IoT cu operare de tip Plug & Play, care este capabilă să furnizeze date imediat. Kitul conține o unitate multi-senzorială CISS (Soluție Senzorială Industrială Conectată) realizată de Bosch și un sistem de calcul MICA® Edge realizat de HARTING. Sunt necesari numai câțiva pași pentru a porni o aplicație. Mica unitate senzorială CISS poate fi atașată pe orice suprafață (IP54) și detectează până la opt factori fizici incluzând temperatură, umiditate, vibrație, schimbarea poziției, presiune, lumină, câmp magnetic și acustică. Mini-computerul robust MICA® poate fi de asemenea instalat chiar lângă mașină (IP67). Nu este necesar un cabinet de control. MICA® este conectat la unitatea senzorială și la rețeaua locală prin conectori standard industriali. Imediat după pornire, datele senzoriale sunt furnizate în format MQTT și afișate în browser-ul web prin tabloul de bord integrat Node-RED. Datele pot fi analizate și stocate în orice sistem IT sau platforme IoT. De asemenea, se află pre-instalat un conector pentru Microsoft Azure Cloud.
Autor: Bogdan Grămescu
Aurocon Compec
www.compec.ro