在本系列的第1部分,我们提到了越来越多地采用无线技术实现自动化。事实上,作为工业物联网连接方式的一种,无线技术市场已经出现了变化每年超过10亿美元…随着全球制造业竞争推动企业优化设施,以最大限度地降低拥有成本,这一趋势将进一步加剧。
考虑输入丹菲利普斯他是Regal Beloit公司CMRP可靠性和维护总监,主要讨论了无线连接在工业应用中的作用。
传感器成本的下降和无线通信协议的改善(由物联网的大趋势推动)使得使用无线技术进行机器状态监测的供应商、分销商和服务提供商的比例不断增加。虽然很容易被围绕无线的大肆宣传所包围,但对这些新技术的财务可行性进行分类变得越来越有必要。
从业务案例开始:与任何合理的业务决策一样,适用性取决于财务和时间考虑。在确定一个特定的系统之前,在评估无线技术的使用时,解决以下问题应该是第一步。
当检测到机械故障时,需要多少时间来准备备件、手工等?在故障的早期阶段检测故障的能力,特别是对于低速设备,可能需要超过无线系统复杂度和能力的技术。
当设备运行到故障或意外故障时,设施中损失的生产成本是多少?确定仪器是否会有回报…最小限度地降低风险。将技术部署到不能从基于条件的监控中获益的设备上是对时间和资源的低效使用。如果设备有冗余(或备件随时可用),那么运行设备到故障可能是一个合理的商业决策,当设备故障时,简单地更换设备不会对生产和安全产生不利影响。
有什么资源可用来分析无线监控系统产生的数据?解释并根据状态监测数据采取行动对于维持成功的监测计划至关重要。如果在该设施中解释数据的资源不可用,请考虑利用自动化或认证的分析师来确保数据被利用来受益于底线。
回答这些问题将确保利用一种能提供有利投资回报的技术。
当然,现在有许多类型的无线监控设备,它们在测量复杂性、通信方法、协议、数据管理、外形因素和耐久性方面各不相同。从技术角度来看,关键是指定的监控系统符合机器的临界级别和操作条件-定义如下。
机器多久运行一次:无线传感器允许快速简便地部署状态监测,数据流中的漏洞不会降低系统可靠性。数据中的缺口通常是数据收集逻辑固有的,数据收集逻辑通常设置为在一天中的特定时间或满足其他条件时收集数据。因为数据是间歇性收集的,当今的许多无线监控系统最适合于开启或关闭的稳态机器-如风扇、泵和其他不需要每天频繁启动和停止的设备。
速度:动态机床的速度反馈是诊断故障的关键。在某些情况下,有线系统更可取。然而,在熟练的分析师手中,速度变化不是一个限制因素,因为分析师可以使用其他方法来确定频率和分辨率是否足够高。
失效模式:每台机器都有几种不同的可能故障模式,其中许多与振动频谱中的特定故障频率有关。工程师应该考虑给定机器的故障频率,以确保它们不会超过无线传感器在频谱的低端和高端的限制。专家可以帮助确定将使用特定技术捕获的特定故障模式。
眼不见(心不烦)的地方:一些设备运行在偏远的地方,人们不常去,他们可能会第一个发现运行噪音的细微变化、滴水和其他设备需要维修的迹象。在这些远程和非固定设备上——在隧道、屋顶或椽子上,或集成在起重机或移动设备上——无线传感器可以充当“耳朵”,监测故障。
其他形式的无线连接(和用途)
其他人同意Phillips的观点,认为适当部署无线解决方案的好处——甚至超越机器监控以降低拥有成本。这些功能包括企业连接和对机器功能动态变化的操作反馈,以获得最高吞吐量……甚至是不同的产品类型。
用于这些功能的无线产品通常与各种标准兼容。考虑到无线网络USB插件,使远程连接到工业PC。根据Matt Prellwitz,BECKHOFF自动化运动控制产品经理,CU8210棒包括WLAN和4G/3G/2G移动通信的选项。棍棒适用于移动机器人和自动导引车(AGV)…以及任何需要与中央控制器或监控和数据采集(SCADA)系统进行无线通信的应用。
Prellwitz补充道:“用户甚至可以监控基于驱动器的诊断,以便根据包含事件频率信息的真实应用程序数据进行更好的预防性维护。”。
其他人也认为,移动应用程序会促进更多的布线连接。博世力士乐(Bosch Rexroth)电子驱动和控制产品经理艾伦•塔布斯(Allen Tubbs)表示:“随着无线技术和自动驾驶能力的上升,使用工业控制器的移动机械正变得越来越普遍。”他引用了非高速公路和娱乐业的例子:“由于缺乏照料和收获农产品的劳动力,农业是一个新的自动化创新正在上线的行业。娱乐业是另一个很好的例子——尤其是在游乐园的游乐设施变得更加复杂的时候。”
Tubbs说,如今这种环境下的现成自动化控制器可以传授保护人员和与现有计算机系统通信所需的无线和安全技术。
随着无线技术的进步,它们的使用方式也在不断进步。尤其是5G对于可能从云连接中受益的制造运营而言,前景光明,因为它具有生产网格所需的带宽和稳定性,特别是在实现校园网的情况下。“但由于在所有机器基础设施上都有网络连接,所以我们认为广泛的基于5G的工业网络是一种方法,”DunkMutelin IIO&软件产品经理Markus Weishaar指出。
但也有人同意,他们正在为工业环境中5G的可能性做准备。“我们期待更多5 g技术一旦被采用,增强现实、虚拟设计和高级分析——也被称为人工智能或AI——将会迅速扩张,”鲁斯克说。“随着速度的指数级增长,我们预计处理时间将比目前4G系统快10倍。”
2019年11月,博世力士乐与3D打印机制造商BigRep合作,展示了无线5G技术如何能够从外部服务器支持对复杂3D打印过程的实时控制。⚙️继续进入本系列的第3部分:以太网、PoE、IO-Link、HIPERFACE和单线解决方案的趋势
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