Jsou vaše stroje připravené k 4. průmyslové revoluci?

4. průmyslová revoluce vyžaduje stroje, zařízení, senzory a osoby, které jsou schopné komunikovat a sdílet data bezproblémově, čímž dojde ke snížení výrobních nákladů a poskytne jasnou výhodu v globálním konkurenčním prostředí. Při využití cloudových služeb, výrobních zdrojů a dokonce celých výrobních prostor lze vše společně propojit do sítě. V automatizační technologii je častěji efektivnější vyvíjet modulární, distribuované (nebo spíše decentralizované) systémy, které nabízí příležitost snížit náklady na vývoj, snadnější aktualizace a snížit náklady na údržbu.


Pro dosažení tohoto cíle je nezbytné jednoduché komponenty, mezi které patří frekvenční měniče, ochranné prvky, přepínače a tlačítka, převést na komunikační zařízení, která mohou činit nezávislá rozhodnutí na základě dostupných údajů ze zařízení. Tímto způsobem se z nich stanou inteligentní komponenty – nebo chytrá zařízení. Tato zařízení by měla být prvními moduly pro stroje určené pro 4. průmyslovou revoluci, než aby byla zvažována na konci procesu vývoje stroje.

Od chytrého zařízení ke kyberfyzickému výrobnímu systému
Komponenta, jako je motor, se může v kombinaci se senzory a chytrými zařízeními stát kyberfyzickým systémem (CPS). Tyto CPS systémy u stroje s několika motory mohou komunikovat mezi sebou navzájem, a stát se tak nezávislým kyberfyzickým výrobním systémem (CPPS). Pouze výrobní příkazy (například změna konfigurace) nebo informace CPPS, které vyžadují externí jednání (například prediktivní údržba), jsou na základě standardních průmyslových protokolů OPC-UA vyměňovány mezi CPPS a řídicím prvkem „smart factory“. Tento decentralizovaný přístup snižuje množství „velkých dat“ komunikovaných s cloudem.

Ochrana motoru s přidanou hodnotou
Příkladem, jak se zařízení s touto technologií může stát inteligentním, je elektronický spouštěč motoru PKE nebo frekvenční startér DE1 společnosti Eaton. Propojením těchto a dalších chytrých zařízení, jako jsou senzory a pohony, do inteligentního propojovacího a komunikačního systému SmartWire-DT společnosti Eaton, se spínací zařízení jednoduše promění v CPS. Zařízení PKE a DE1 mohou prostřednictvím elektronické jednotky shromažďovat údaje, jako je proud motoru, přetížení spolu s různými položkami stavových informací a předávat je přes inteligentní propojovací systém. Toto samo o sobě není dostatečné pro splnění všech požadavků chytrého zařízení bez propojovacího modulu používaného pro inteligentní propojovací systém, který je vybaven nejnovějším modulem ASIC.

Modul ASIC umí nejen analyzovat údaje dodávané ochrannou komponentou motoru, jako je frekvenční startér, ale také disponuje dostatečnou programovou pamětí a výpočetní kapacitou pro analýzu a vyhodnocení dat a činění nezávislých rozhodnutí, např. snížení rychlosti připojeného motoru. Toto v kombinaci s dalšími senzory vytváří CPS, například transportní prvek pásového dopravního systému, který je schopný nezávisle komunikovat s dalším CPS. Toto poskytují první moduly konzistentního, modulárního a decentralizovaného systému.


Jakékoliv odchylky od běžného proudu motoru jsou okamžitě detekovány a děje se to bez jakéhokoliv dodatečného úsilí a nákladů souvisejících s dodatečnou měřicí technologií. Stoupající hodnoty mohou indikovat příznaky opotřebení a pomoci při včasném plánování údržby. V tomto případě může aplikace s čerpadly například identifikovat pokles proudu, a detekovat že čerpadlo běží na sucho. Pokud hrozí přetížení, je v rámci stroje nebo systému možné implementovat opatření, které zabrání motorovému spouštěči vypnout, a způsobit tak prostoj stroje. Když naopak vezmeme v potaz stav zatížení motorů v různých klimatických podmínkách, dopravní pás lze zatížit ideálně, aby systém vždy poskytoval maximální výrobní kapacitu bez přetížení zahrnutých komponent. Použití chytrých zařízení v tomto případě zajistí spolehlivý provoz a zvýšenou dostupnost, zatímco podporuje maximální pracovní zatížení.

Vytvoření CPS z komponent v řídicím rozvaděči a v terénu
Použití inteligentního propojovacího a komunikačního systému není omezeno pouze na řídicí rozváděč. Jeho využití lze aplikovat i v periferiích s využitím I/O modulů se stupněm krytí IP67. Inteligentní propojení nabízí jasné výhody, protože až 99 zařízení lze jednoduše a rychle nakonfigurovat jako chytrá zařízení na kabelu o délce až 600m. Spouštěče motorů, softstartéry, frekvenční měniče, jističe, miniaturní jističe, proudové chrániče a tlačítka s vysokým stupněm krytí nebo ve vhodném malém krytu lze instalovat na stejném místě v terénu, kde spolu s motorem utvoří CPS.

Při instalaci rozšíření je skutečná síla znázorněna stroji s distribuovanou strukturou (obzvláště pokud vyhovují systému čtvrté průmyslové revoluce). To platí bez ohledu na to, zda se rozšíření instaluje při prvním spuštění stroje nebo když jsou již zaběhnuté. Problémy s nedostatkem prostoru v řídicím rozváděči jsou minulostí, protože klíčové senzory a spouštěče se instalují v terénu. Dodatečné I/O moduly pro centrální PLC nejsou vyžadovány.


Základním principem je konzistentně dodržovat distribuovaný model. V mnoha odvětví průmyslu, především v mechanickém inženýrství, jsou společnosti v rané fázi používání tohoto principu, protože až doposud nebyly dostupné ty správné technologie. Konvenční, centrálně řízené stroje očividně nabízí příležitosti k připojení do světa 4. průmyslové revoluce. Avšak nedostatek bezproblémové konektivity znamená, že jsou tato řešení pouze dočasná a mnoho výhod, které internet věcí může přinést pro návrh strojů, je ještě nevyužito. Tyto společnosti právě začínají s využíváním systémů CPS a fungování v rámci distribuovaného přístupu tyto výhody přinese spíše dříve než později.

Společnost Eaton si před sebe vytyčila cíl poskytovat podporu v oblasti mechanického inženýrství vytvářením produktů, které jsou připravené pro IoT. Společnost zabývající se řízením elektrické energie vyvíjí komponenty, systémy a řešení, která všem zákazníkům do svých produktů umožní implementovat základní principy 4. průmyslové revoluce bez ohledu na to, zda se jedná o malé kompaktní stroje nebo rozlehlé komplexní systémy.

Jeden z hlavních úkolů společnosti je pomoci především středně velkým firmám v oblasti mechanického inženýrství, aby jejich produkty byly připravené pro IoT. V rámci programu „Autorizovaný partner jednoduchých řešení“ společnost Eaton spolupracuje se sítí aplikačních specialistů, aby mohla svým zákazníkům nabídnout i další řešení, kromě komponent a propojovacích systémů.