Bridging the connectivity gap: Koble ditt anlegg med eksterne datakilder
Hvordan kan man bygge bro over gapet mellom lokal prosessdata og eksterne datakilder?
I en tid hvor alt kan tilkobles, er det ikke mangel på nyttig informasjon som kan utnyttes for å optimalisere prosesser og operasjoner. Alt fra hastigheten på en motor til værvarselet kan påvirke produksjonen. Utfordringen er å koble sammen disse datakildene på en sikker måte. I denne artikkelen forklarer George Walker, administrerende direktør for Novotek UK og Irland, hvordan man kan bygge bro over gapet mellom lokal prosessdata og eksterne datakilder.
Internet of Things (IoT) er for mange et relativt nytt begrep. Men idéen om kommunikasjon og konnektivitet mellom maskiner er ikke nytt innen industrien. Faktisk er det mer enn 50 år siden PLS-kontrollere ble populære blant industribedrifter for å kontrollere sammenkoblede systemer.
Prinsippene bak PLS’en er enkle: Se, tenk og gjør. Kontrolleren ser hva som skjer i prosessen basert på input-data fra tilkoblede maskiner og utstyr. Deretter prosesserer PLS’en dataene og beregner om det er nødvendig med justeringer. Hvis justeringer kreves, signaliseres kommandoene til enheten i anlegget. Tradisjonelt sett var enheter som kunne kontrolleres begrenset, men nyere utvikling i sensorteknologi har gjort spesifikke komponenter mye mer målbare.
Eksempel
En vanntank i et næringsmiddelanlegg nærmer seg full kapasitet. Data fra tilkoblede sensorer gir denne informasjonen til PLS’en, som deretter sender et signal om at ventilen skal stenge når vannvolumet overstiger et visst nivå. Dette er en enkel kontrollsløyfe som dekker prosessens behov.
«Egde Computing» og PLS-teknologi har de siste årene blitt mye mer avansert, og tilbyr mer sofistikert dataprosessering og kontroll på anleggsnivå. Moderne egde-utstyr og industri-PC’er (IPC) er i stand til å gi betydelig bedre kontroll, i tillegg til å respondere på eksterne kommandoer og variabler som tidligere var utenfor rekkevidden til kontrollsystemer. Likevel fortsetter mange anleggsingeniører å sette opp utstyret på den samme, tradisjonelle måten.
Den ytre sløyfen
Industri 4.0-bevegelsen har brakt med seg verdifulle fremskritt innen egde og PLS-teknologi. Blant disse forbedringene er det nå mulig at on-prem automasjon- og kontrollsystemer ikke bare kobles til lokale enheter i den indre sløyfen, men henter data fra eksterne kilder: En ytre sløyfe. Denne ytre sløyfen kan ta ulike former, avhengig av hva som er mest anvendelig eller relevant for prosesser og operasjoner.
Bedrifter som har kommet lenger i digitaliseringen har ofte ytre sløyfer som inneholder ERP-systemer eller et bredere MES-system. Disse systemene deler og mottar relevant informasjon, og sender varslinger om nødvendige justeringer, som for eksempel problemer med inntak av råmateriale, eller lavt lagerinnhold. Informasjonen sendes til en egde-enhet, og mates inn i den indre sløyfen. Dette legger til rette for mer omfattende dataanalyse enn det som kan oppnås i lokale datasystemer. En ytre sløyfe kan også hente informasjon fra eksterne datakilder.
Eksempler på bruk av eksterne datakilder
En vindmølleoperatør kan benytte en ytre sløyfe for å hente metrologiske data, og se det kommende vindvarselet. Denne informasjonen sendes til den indre sløyfen, hvor en feltenhet vil benytte seg av dataene for å kontrollere stigningen og giringen til turbinen, og kjøre vindmøllen optimalt.
For mange industribedrifter er energiforbruket en stor kostnad. Strømprisen endrer seg gjennom dagen, med høyest kostnader i perioder med mest pågang på strømnettet. En ytre sløyfe kan kommunisere hvordan strømprisen fluktuerer, og sørge for at energi som er generert på anlegget (for eksempel fra solcellepaneler eller varmegjenvinningsprosesser) benyttes i den perioden strømprisen er høyest.
Etablere en sikker tilkobling
Det er fordelaktig for industribedrifter å etablere både indre og ytre sløyfer. Utfordringen de fleste møter på er begrensninger i hardware.
Tradisjonelle PLS’er er designet for å fullføre kontrollfunksjoner på en enkel og effektiv måte. Denne tilnærmingen finner man også i moderne PLS’er, hvor de fleste kun kan håndtere et sanntidsoperativsystem og noen kontrollapplikasjoner. Å forsøke å sette opp en PLS til å interagere med en ytre sløyfe vil enten ikke fungere i det hele tatt, eller i stor grad påvirke ytelsen og risikere feil.
Utfordringen kan løses ved å introdusere separate gateway-enheter som mellommann mellom den indre og ytre sløyfen. Dette er en løsning som krever en investering i ekstra enheter som må implementeres i et allerede stort system. Flere enheter krever også mer tid på vedlikehold. På tvers av et helt anlegg blir dette raskt kostbart og kompliserer nettverket.
En bedre løsning er å velge en moderne og kraftig automasjonskontroller. Med multi-core prosessering i høyt tempo, kan konvensjonene til PLS’en brytes, og man kan etablere indre og ytre sløyfer. Fra vårt perspektiv er en av de beste enhetene som oppfyller dette behovet CPL410 Automation Controller fra Emerson.
CPL410 Automation Controller
CPL410 Automation Controller kan splitte prosesseringen av indre og ytre sløyfer mellom flere prosessorkjerner. Den indre sløyfen og PLS-prosessoren kan kjøre fra én enkelt kjerne, mens en annen kjerne, eller en gruppe av kjerner, avhengig av kompleksiteten, kan kjøre mer sofistikerte applikasjoner og operativsystemer. Ytterligere kjerner kan formidle data mellom indre og ytre kjerner, noe som sikrer pålitelighet og sikkerhet.
Et multi-core oppsett er nyttig fordi det lar PLS-prosessene og gateway’en kombineres til én enkelt enhet, uten at det går på bekostning av ytelse eller hastighet. Ved å bytte ut aldrende eller utdaterte PLS’er med en kontroller som CPL410 ved digitalisering, vil man redusere fremtidige ekstra kostnader.
Selv om idéen bak IoT ikke er ny for industribedrifter, betyr det faktum at andre sektorer er i gang med digitaliseringen at ekstern data er mer tilgjengelig enn noen gang tidligere. Med moderne systemer som kan støtte effektiv dataflyt mellom indre og ytre sløyfer, kan dagens industribedrifter øke tilkoblingen til eksterne datakilder og forbedre sin egen virksomhet.
