Udržitelnost výroby: 5G IIoT a sběr dat ze strojů pro sledování spotřeby energií
Sběr dat, datová analýza a senzorika hrají klíčovou roli při zvyšování efektivity výroby, snižování nákladů, a tedy i vyšší udržitelnosti. Jak ale získávat data ze starších strojů nebo zajistit sběr dat z vysokého počtu různých senzorů? Přímo na našem stánku díky originálnímu modulárnímu 5G IIoT systému sbíráme data o spotřebě energie ze všech vystavovaných zařízení a integrujeme je do jedné datové platformy a řídicího systému. Přenos probíhá přes 5G SA privátní kampusovou síť. Do zařízení je integrován také nástroj pro průběžný monitoring kvality 5G signálu. Na stánku bude prezentován také sběr dat pomocí NB IoT, konkrétně měření spotřeby vody pomocí kompaktního průtokoměru. NB IoT je technologie pro přenos dat s nízkou spotřebou energie a je vhodná pro zařízení napájená z baterie.
5G-IIoT Gateway je kompaktní univerzální platforma pro připojení a měření dat z průmyslových systémů prostřednictvím 5G pro rychlý přenos dat s nízkou latencí. Díky možnosti připojení libovolné rozšířovací I/O karty je toto zařízení dostatečně flexibilní pro řešení širokého spektra průmyslových výzev. Skládá se z hlavní jednotky, která může pracovat samostatně nebo ve spojení s dalšími moduly. Hlavní jednotka funguje jako 5G router pro sítě SA i NSA a technologie 5G i 4G. Díky modulární koncepci je možné připojovat další moduly. V současné době jsou k dispozici modul na měření třífázové spotřeby elektřiny (Energy Meter), a široce konfigurovatelný modul digitálních a analogových I/O.
Zařízení podporuje protokol OPC UA i IoT protokol MQTT, což zvyšuje jeho všestrannost. Současně slouží jako spojovací bod s podporou VXLAN pro připojení stacionární mobilní buňky. Všechna tato zařízení také monitorují kvalitu 5G sítě, do níž jsou integrována. Je možné připojit i zařízení s velkou šířkou pásma – např. kamery s vysokým rozlišením/rychlostí. Systém inovativním způsobem reaguje na nedostatek dostupných průmyslových zařízení kombinujících 5G a průmyslové komunikační protokoly (např. OPC UA) pro připojení senzorů a strojů k datové platformě. Kromě toho bylo zařízení úspěšně testováno pro protokol PROFINET včetně PROFIsafe a jejich bezdrátový přenos přes 5G.
Modul Energy Meter, známý také jako třífázová jednotka, měří elektrickou spotřebu v třífázové napájecí síti. Třífázová napětí se měří prostřednictvím připojení k VA, VB, VC a VN. Proudy jsou přiváděny k IAP-IAN, IBP-IBN, ICP-ICN a INP-INN prostřednictvím proudových transformátorů. Na základě těchto vstupních signálů vypočítá třífázový modul řadu hodnot, jako jsou napětí, proudy, výkony (činný, jalový a zdánlivý), energie, účiníky, úhly fázového posunu a frekvence.
S kým na řešení spolupracujeme?
Zařízení bylo komercializováno společností TRIX Connections, která je spin-off firmou ČVUT v Praze. Největším zákazkníkem je T-Business, pro který jsou hlavními výhodami modulární koncepce, kompaktní design a v neposlední řadě možnost měřit prostřednictvím zařízení kvalitu 5G sítě. Jde o dobrý příklad transferu z akademické sféry do průmyslu realizovaný prostřednictvím spin-off.
V čem je technologie unikátní?
V současné době neexistuje řešení, které by přes 5G umožňovalo přenášet data z většího množství senzorů různého typu včetně měření spotřeby nebo připojení kamery. 5G IIoT Gateway tak nabízí velice výhodný způsob, jak osadit starší výrobní stroje senzorikou a zapojit je tak do digitální továrny. Všechny tři kanály měření elektrické energie jsou nezávislé, což umožňuje všestranné použití. Každý kanál lze využít pro měření jednotlivých zátěží, což umožňuje sledovat a měřit spotřebu od samostatných spotřebičů současně.
Jak můžeme technologii aplikovat do praxe/ výroby?
Zařízení je možné nasadit do prostoru pokrytého 5G sítí, typicky se v průmyslovém prostředí jedná o privátní kampusové sítě. Díky bezdrátové komunikaci (5G) lze připojit k ostatním systémům stroje nebo části linek, které zatím fungovaly samostatně. Typicky jde o starší stroje, které nebyly vybaveny žádnou konektivitou. Zajímavá je ale také možnost, kdy je třeba přidat do provozu nové senzory, měřit spotřebu elektrické energie nebo zapojit kameru na kontrolu procesu, a to v místech, kde by bylo obtížné připojovat zařízení pomocí kabelové komunikace.
Jaké jsou výsledky nebo přínosy pro uživatele?
5G sítě výrazně mění možnosti průmyslové automatizace.
