какие вещи, спросите вы? хорошо..
1. Значение проблемы
В сегодняшних сложных экономических условиях владельцы бизнеса ищут новые способы сокращения расходов. Для этого они должны точно понимать свои существующие затраты, обязательства и активы. Хорошим местом для начала является мониторинг энергии, потребляемой при производстве их продукции. Чтобы предоставить некоторую информацию, я в настоящее время работаю на заводе по производству шин, где мы совсем недавно внедрили обширную сеть счетчиков и датчиков для определения коммунальных услуг, потребляемых каждым отделом; а именно Воздух, Пар и Электричество.
До сих пор существовало ограниченное количество измерителей и манометров для измерения переменных процесса. А те, что устанавливались, имели только локальный показ. Это означало, что в течение дня регистрировалось очень мало значений, потому что кому-то приходилось физически приходить на место и вручную записывать значения. Это также уступило место ненадежным показаниям из-за естественной человеческой ошибки.
Еще одна проблема, с которой мы столкнулись, заключалась в том, что любые попытки рабочей силы сократить расходы на коммунальные услуги часто оставались незамеченными, поскольку не существовало надежных методов определения разницы «до и после» в экономии затрат.
Мы также не смогли точно определить, сколько стоило производство каждого из наших продуктов. В настоящее время эта стоимость основана на объеме производства и сумме каждого счета за коммунальные услуги в целом без учета различных типов производимых продуктов (с некоторыми продуктами, которые стоят больше, чем другие).
2. Влияние решения
2.1 Устранение неполадок
Этот проект помог нам определить области, в которых мы несем наибольшие убытки. Теперь мы можем устранять неполадки намного быстрее. Теперь каждый руководитель коммунального отдела может добраться до источника проблемы еще до того, как потребитель будет о ней уведомлен. Это возможно благодаря тому, что значения отображаются в режиме реального времени с возможностью добавления сигналов тревоги, которые могут уведомлять соответствующих людей по электронной почте о любых расхождениях в значениях измерений. Поскольку этот проект был реализован, мы теперь можем просматривать переменные процесса в режиме реального времени. Воздух, пар и электричество входят в число основных статей расходов, связанных с нашей продукцией. Мониторинг и регистрация этих значений в режиме реального времени заменили методы ручной регистрации, уступив место более высокой точности и более частой регистрации данных. Регистрация этих параметров каждые 5 секунд дает нам более глубокое представление о том, как часто и быстро меняется наша потребность в энергии. Раньше было сложно определить перепады температуры и давления, так как они иногда происходили в ночную смену, когда нельзя было принять срочные контрмеры, и поэтому линейному руководителю приходилось ждать до утра и сообщать руководителю о потерях. в производстве из-за того, что переменные процесса не соответствуют требованиям. С внедрением EMS мы теперь можем определить время и место падения давления или температуры с помощью графиков временных рядов, которые могут хранить данные на срок до нескольких месяцев. Таким образом, проблема диагностируется намного быстрее и впоследствии может быть решена в более короткие сроки, что приводит к лучшему выходу, как качественному, так и количественному.
2.2 Определение жизнеспособности новых проектов
Теперь, когда у нас есть подробное представление о нашем потреблении энергии, намного проще определить, насколько полезным может или не может быть новый проект, прежде чем вкладывать в него крупную сумму денег. Это особенно полезно, когда продавцы предлагают продемонстрировать свой продукт. Например, если поставщик предоставляет двигатель с более высокой эффективностью, который, по его утверждению, снизит потребление электроэнергии, теперь у нас есть инструменты, чтобы точно проверить, сколько электроэнергии было сэкономлено, если таковое имеется.
2.3 Стоимость продукта
Одним из самых больших преимуществ этой системы является возможность расчета стоимости каждой категории товаров в отдельности. Измеряя воздух, пар и электричество, потребляемые каждым отделом, и разделив общее количество произведенного на первый, мы можем определить удельную стоимость каждой категории товаров. Это также поможет нам оценить производительность сотрудников, установив контрольные показатели и предоставив стимулы, если потребление энергии на единицу ниже, или принять корректирующие меры, если оно выше.
2.4 Анализ и отчетность
Поскольку все эти данные загружаются в наши системы, данные должны быть организованы и представлены таким образом, чтобы они были интуитивно понятными и понятными для соответствующих менеджеров. Цель этой системы несколько теряется, если данные не фильтруются и не сортируются, а эти задачи остаются за менеджерами. Поэтому мы сжали информацию на экранах человеко-машинного интерфейса, чтобы у каждого отдела были свои собственные экраны. Это упрощает навигацию и дает соответствующим людям быстрый доступ к необходимой им информации. При этом мы также реализовали разрешения на уровне строк для экранов, защищенных паролем. Это гарантирует, что только люди, которые должны иметь доступ к определенной информации, могут получить ее. Однако это далеко не все возможности EMS. Анализ данных этих цифр может улучшить наше понимание производственных процессов и помочь нам оптимизировать их. Используя возможности облака, мы также можем предоставлять руководителям соответствующих отделов ежедневные отчеты о потреблении и эффективности производства, тем самым повышая подотчетность и ответственность.
3. Архитектура решения
3.1 Конфигурация оборудования
3.2 Инструменты
Проект состоит из сети кабелей в кабельных лотках, идущих от каждого счетчика и прибора и соединяющих их с главной панелью. Способ подключения счетчиков энергии отличается от остальных приборов из-за сигналов, т. е. протокола RS485 для анализаторов энергии и сигнала 4–20 мА для устройств измерения давления, температуры и расхода.
3.3 Электропроводка
· RS485 можно соединить последовательно, подключив один метр к другому и, наконец, используя один кабель из нескольких метров, соединенных вместе, как показано ниже:
Однако · сигналы 4–20 мА требуют индивидуального подключения каждого устройства к аналоговому модулю ПЛК.
Чтобы уменьшить беспорядок кабелей, мы решили объединить все провода 4–20 мА (по 2 провода с каждого метра) в 2 основные распределительные коробки, откуда два основных многожильных кабеля передают сигналы на главные панели. Это видно на рисунке 3.
3.4 Обработка и вывод
Основная панель содержит программируемый логический контроллер (или ПЛК). Это устройство собирает все сигналы. Как только все сигналы достигают ПЛК, они обрабатываются с применением различных методов масштабирования и нормализации. После этого они сохраняются и отображаются на HMI (человеко-машинный интерфейс) и/или экранах рабочего стола.
Чтобы использовать все данные, мы использовали устройство интернет-шлюза для передачи этой информации в облако в режиме реального времени. Устройство шлюза поддерживает AWS IOT. Это означает, что данные передаются по протоколу MQTT и доступны нам в общем формате JSON через конечные точки API, которые мы можем интегрировать с любым из наших сторонних приложений. Это помогает нам использовать эти данные с другим программным обеспечением, чтобы получить лучшее общее представление об операциях. Это также позволяет нам выполнять анализ в режиме реального времени для прогнозирования производства и профилактического обслуживания.
На каждом из четырех компьютеров, показанных выше, установлено программное обеспечение для визуализации. Это позволяет этим компьютерам отображать настраиваемые визуальные эффекты процессов с отображаемыми значениями в реальном времени. Эти места были размещены таким образом, чтобы менеджеры каждой коммунальной службы имели доступ к этим экранам для быстрого устранения неполадок и мониторинга. Мы также установили интернет-шлюз для доступа к Интернету вещей. Это позволяет нам передавать значения в режиме реального времени в облако для дальнейшей обработки и анализа. Другие облачные приложения включают мониторинг порога с уведомлениями.
4. Идем дальше
До сих пор мы только касались поверхности, когда речь шла о потенциале этой системы. Существует гораздо больше полезной информации, которая скрыта в больших объемах хранимых данных. Одним из таких примеров является наблюдение за электрическими сигнатурами для измерения серийного производства. Чтобы быть конкретным, давайте возьмем в качестве примера секцию смешивания, где счетчики энергии были установлены на больших двигателях, используемых для смешивания резиновых смесей. Каждый раз, когда в смесительную мельницу загружается новая партия, ток (и, следовательно, потребляемая мощность) значительно возрастает, а затем падает, когда партия передается следующему процессу. Уже зная, сколько весит одна партия, мы можем рассчитать общий объем производства за данный период времени, умножив количество волновых пиков за это время на вес одной партии.
Другое использование этих данных может заключаться в оценке того, когда машина может выйти из строя. Существуют определенные электрические параметры, которые можно контролировать, чтобы указать на неисправность оборудования. Например, подшипник, который начинает заедать, может создать дополнительную нагрузку на двигатель. Дополнительная нагрузка, в свою очередь, заставит двигатель потреблять дополнительный ток. Если не контролировать этот чрезмерный ток, он может перегреть обмотку и сжечь двигатель. Однако с измерением энергии мы теперь можем увидеть, кажутся ли текущие значения каким-либо образом странными, и принять меры до того, как произойдет сбой. Кроме того, мы также можем регулярно определять состояние оборудования.
5. Идем дальше
Подводя итог, можно сказать, что Интернет вещей — это развивающаяся область с обширными приложениями в любой отрасли. В сочетании с аналитическими инструментами это сочетание может ускорить рост бизнеса и одновременно повысить эффективность за счет более ответственного использования существующих ресурсов. Он сжимает информацию в осмысленные идеи, чтобы дополнить и расширить возможности существующих профессий за счет упрощения процессов принятия решений.
