Решение WISE-4000 для беспроводных устройств в облаке создает легкую фабричную систему управления станком

Advantech с помощью WISE-4000 разработал облегченную систему управления машинами от устройства к облаку.

Примеры и решения >> Промышленная автоматизация

Решение WISE-4000 для беспроводных устройств в облаке создает легкую фабричную систему управления станком

Компания Advantech создала облегченную заводскую систему управления машинами от устройства к облаку, используя модули беспроводного ввода-вывода WISE-4000, которые совместимы с облачными службами Microsoft Azure. Это решение помогает традиционным малым и средним перерабатывающим предприятиям модернизировать производственные линии, оптимизировать прозрачное управление производством и повысить коэффициент использования оборудования / эффективность управления при доступном бюджете.

Краткое описание проекта

Внедряя промышленные технологии IoT (IIoT), такие как датчики, сетевая инфраструктура и облачные платформы, обрабатывающая промышленность смогла добиться подключения оборудования, мониторинга объектов и других приложений управления предприятием. Тем не менее, поскольку может быть относительно трудно проложить новые кабели в большинстве существующих производственных линий и производственных сред, выделение места для дополнительных устройств мониторинга и сетевых устройств может оказаться еще более сложной задачей. Для малых и средних производственных предприятий, если желание внедрить систему управления заводским оборудованием требует приобретения дорогостоящего аппаратного и программного обеспечения, такие крупные инвестиции становятся порогом, который большинство малых и средних предприятий не могут пересечь. Кроме того, если системная интеграция и последующие процессы управления техническим обслуживанием слишком сложны, поставщики с ограниченными ресурсами будут еще более осторожны, чтобы сделать первый шаг к улучшению своей текущей системы.

Используя беспроводные модули ввода-вывода серии WISE-4000 и беспроводные сенсорные узлы, Advantech создала облегченное решение IoT для малых и средних предприятий, которые хотят внедрить системы управления оборудованием и мониторинга в свои существующие операции. Серия WISE-4000 предлагает инструменты сбора и регистрации данных, предварительной обработки данных и облачных подключений IIoT в дополнение ко многим другим функциям. Преимущества этой системы включают ее компактный размер и простоту установки, а также тот факт, что нет необходимости устанавливать кабели данных и шлюзы для интеграции с облачной платформой. Это не только снижает сложность, связанную с архитектурой системы, но также решает многие проблемы, с которыми сталкиваются обрабатывающие фабрики, надеющиеся внедрить приложения IoT, что позволяет производителям более легко завершать свои обновления и преобразования.

Системные требования

Японский производитель, специализирующийся на изготовлении металлических деталей для автомобильной промышленности, предлагает такие услуги, как проектирование / разработка продукции, изготовление пресс-форм, штамповка и сборка. Несмотря на то, что благодаря своим технологиям прецизионной обработки компания может выпускать продукцию высочайшего качества, она также активно разрабатывает новые методы обработки для изготовления различных типов компонентов. Однако на производственной линии их режим работы по-прежнему соответствует традиционному методу чтения и записи данных вручную. Затем операторы должны скопировать производственную информацию, уже записанную на листе бумаги, в компьютерную систему до окончания смены. Это не только отнимает много времени, но и создает возможность человеческой ошибки. С управленческой точки зрения это также означает, что информация о состоянии производства в режиме реального времени просто недоступна, и, таким образом, единственным вариантом является ожидание регулярных отчетов с производственной линии. Это делает практически невозможным получение точных данных о степени использования оборудования или его состоянии. Следовательно, руководство может организовывать рабочие задания только на основе прошлого опыта. Даже если они хотят повысить эффективность производства, будет сложно определить, с чего начать, потому что у них нет доступа к точным справочным данным.

По этим причинам металлообрабатывающий завод принял решение повысить прозрачность управления заводским оборудованием, внедрив технологии связи и IoT. Помимо возможности получать информацию в режиме реального времени о ключевом производственном оборудовании, решение также должно было обеспечивать мониторинг различного спектра оборудования внутри завода в режиме реального времени. Рассмотрев доступное производственное пространство, затраты на строительство системы и человеческие ресурсы, компания выбрала решение, которое использует беспроводную передачу для сбора данных. Кроме того, чтобы ускорить процесс внедрения и сэкономить на первоначальных затратах на разработку собственной облачной системы, компания также приняла решение использовать общедоступную облачную платформу Microsoft Azure. Наконец, решение должно было быть масштабируемым, чтобы в будущем можно было легко настраивать или расширять системные функции.

Описание системы

Большая часть оборудования на площадке была либо на штамповочных машинах без PLC, либо в закрытых системах без открытых коммуникационных портов. Исходя из различий в состоянии оборудования, в беспроводных точках доступа Advantech серии WISE-4000 и EKI-6332GN были приняты несколько беспроводных модулей ввода-вывода IoT для удовлетворения требований металлообрабатывающего завода, которые должны были объединить производственное оборудование и включить мониторинг оборудования и всего объекта.

Что касается установления связи с производственным оборудованием, клиент должен был иметь возможность собирать статистические данные о количестве нажатий, выполненных 130 штамповочными машинами. Таким образом, каждая штамповочная машина была оснащена модулем беспроводного ввода-вывода WISE-4050 Wi-Fi для обеспечения неинвазивного и всестороннего сбора данных о состоянии оборудования. Модули WISE-4050 сначала помещают метку времени в данные, собранные с каждой машины, а затем выполняют ряд процессов, включая шифрование данных, преобразование формата и облачную аутентификацию. Затем данные загружаются в концентратор IoT Azure через HTTPS, где анализируется информация о состоянии работы оборудования или используются инструменты визуализации, такие как Power BI, для представления данных в виде настраиваемых отчетов в соответствии с запросами клиентов. Благодаря такому типу прозрачности информации на фабрике управленческий персонал сможет управлять всеми типами информации через облачную платформу Azure, например, количество нажатий, выполняемых отдельными штамповочными машинами, время, необходимое для обработки каждой детали, а также запуск / остановок машины. Заказы на производственные работы также могут быть организованы с использованием производственных процессов, чтобы увеличить коэффициент использования оборудования и стабилизировать коэффициент баланса линии.

Благодаря предварительной интеграции модули беспроводного ввода-вывода серии WISE-4000 могут напрямую поддерживать Microsoft Azure IoT Hub. В такой системе нет необходимости, чтобы компьютер выполнял роль шлюза или писал программу преобразования данных. Как общая сложность, связанная с архитектурой системы, так и стоимость оборудования значительно снижаются. С точки зрения функции регистрации данных с отметкой времени и возобновления точки остановок, даже когда сетевое соединение нестабильно, данные могут быть сначала временно сохранены локально в модуле. После восстановления сетевого подключения данные могут быть загружены в облако для обеспечения целостности и точности данных. Хотя требование к металлообрабатывающему заводу заключается в отправке данных каждую секунду, штамповочные машины могут простаивать в нерабочее время. Поэтому, изменяя параметры загрузки данных в модуле WISE-4000, данные могут передаваться только при изменении состояния машин, тем самым сохраняя пропускную способность сети. Кроме того, если пропускная способность сети становится недостаточной из-за большого количества собираемых данных, настройки можно изменить через веб-интерфейс, чтобы данные с временной меткой могли временно храниться внутри модуля. Затем, как только критерий накопления данных будет выполнен, все будет загружено вместе.

Введение в проект

  • WISE-4050: 4-канальный модуль беспроводного цифрового ввода-вывода
  • WISE-4051: 8-канальный модуль беспроводного ввода-вывода IoT с цифровым входом и RS-485
  • WISE-4060: 4-канальный цифровой вход и 4-канальный релейный выход Модуль беспроводного ввода-вывода IoT
  • WISE-4012: 4-канальный универсальный вход и 2-канальный цифровой выход IoT Модуль беспроводного ввода-вывода
  • WISE-4220-S231: беспроводной датчик IoT Wi-Fi со встроенным датчиком температуры и влажности
  • EKI-6332GN: Wi-Fi точка доступа / клиент IEEE 802.11b / g / n

Архитектура системы

Заключение

Достижение прозрачного и умного управления фабрикой должно приносить пользу не только крупным производителям. Производственные линии традиционных малых и средних предприятий также могут быть модернизированы до интеллектуальных мощностей с использованием облегченных архитектур IoT-систем. В таких системах внешние устройства, способные к автоматическому сбору данных, могут использоваться для замены традиционного метода чтения и записи данных вручную, что позволяет операторам получить полное представление о рабочем состоянии отдельного оборудования на заводе.

Используя облачное решение Advantech IIoT, которое обеспечивает беспроводную передачу данных и экономию затрат на аппаратное обеспечение, заказчик смог полностью контролировать состояние своего производства и повысить эффективность своей работы. Коэффициент использования штамповочной машины на металлообрабатывающем заводе за месяц, когда было внедрено решение Advantech, продемонстрировал 26-процентное увеличение по сравнению с предыдущим годом. В дополнение к увеличению производственных мощностей система также дала руководящему персоналу точный контроль над состоянием производства на заводе. Это позволило клиенту оптимизировать производство и установить политику принятия заказов, таким образом гарантируя, что продукты доставляются в соответствии с графиком, чтобы повысить удовлетворенность клиентов. Это тематическое исследование является прекрасным примером, демонстрирующим, что даже небольшие и средние предприятия могут пересечь порог, чтобы превратиться в интеллектуальные производственные мощности.

 

Оборудование, которое можно использовать для реализации решения

4-канальный цифровой вход и 4-канальный цифровой IoT модуль 2,4 ГГц IEEE 802.11b / g / n WLAN WISE-4050

Mодуль ввода/вывода IoT WISE-4050

4-канальный цифровой вход и 4-канальный цифровой IoT модуль 2,4 ГГц IEEE 802.11b / g / n WLAN WISE-4050

8-канальный модуль беспроводного ввода-вывода IoT с цифровым входом и портом RS-485 WISE-4051

Модуль ввода / вывода IoT WISE-4051

8-канальный модуль беспроводного ввода-вывода IoT с цифровым входом и портом RS-485 WISE-4051

Модуль IoT Wireless I/O c 4-канальным цифровым входом и 4-канальным релейным выходом

Модуль беспроводного ввода/вывода WISE-4060

Модуль беспроводного ввода-вывода IoT с 4-канальным цифровым входом и 4-канальным релейным выходом WISE-4060

Модуль беспроводного ввода/вывода IoT с 4-канальным универсальным входом и 2-канальным цифровым выходом WISE-4012

Универсальный модуль ввода/вывода IoT WISE-4012

Модуль ввода/вывода IoT с 4-канальным универсальным входом и 2-канальным цифровым выходом WISE-4012

Проприетарный LPWAN/SUB-G беспроводный I/O модуль   WISE-4210-AP

Проприетарный LPWAN I/O модуль WISE-4210-AP

Проприетарный LPWAN/SUB-G беспроводный I/O модуль WISE-4210-AP