Кросс-протоколды деректер алмасу ақылды зауыттардағы әртүрлі құрылғылардың оқшаулануын шешеді
Өнеркәсіптік автоматтандыру бүгінгі таңда үнсіз дағдарыспен бетпе-бет келеді. Қазіргі өндіріс орындарында көп брендті және көп типті жабдықтар басым. Өріс PLC-лері, DCS блоктары, TSI жүйелері және қуат релелері әрқайсысы өзіндік протокол ережелерін ұстанады. Нәтижесінде, өндірістік зауыттар құрылғылар арасында деректерді бөлісуге қиындық көреді.
Әртүрлі протоколдардың айырмашылығынан туындайтын өнеркәсіптік кедергілер
Протоколдардың бөлінуі деректердің оқшаулануына әкеледі
Статистикаға сәйкес, өндірістік зауыттардың 68%-ы көп протоколды үйлесімділік мәселелеріне тап болады. Әртүрлі байланыс стандарттары жергілікті деректерді оқшауланған ақпарат аралдарына айналдырады. Инженерлер жүйені біріктіруге 40% уақытын қолмен протоколды түзетуге жұмсайды. Сонымен қатар, арнайы драйверлерді әзірлеу өнеркәсіптік кәсіпорындардың жобалық шығындарын 35%-ға арттырады. Бұл кедергілер толық өндірістік деректерді жинау мен талдауды тікелей шектейді.
Өріс тәжірибесінен, бір өндірістік желіде Siemens PROFINET, Modbus RTU және жеке робот протоколдары болуы мүмкін. Бірыңғай стратегиясыз деректер әр құрылғыда құлыпталған күйде қалады. Мен жұмыс істеген бір автомобиль зауыты жыл сайын протокол сәйкессіздіктерінен 120 өндіріс сағатын жоғалтты.
Кросс-протоколды деректер өзара әрекеттесуінің стратегиялық маңызы
OT және IT жүйелерін тиімді байланыстыру
Кросс-протоколды деректер алмасу әртүрлі құрылғыларды байланыстырудың негізгі көпірі ретінде қызмет етеді. Бұл технология әртүрлі өнеркәсіптік байланыс деректерін бір терезеде түрлендіру мен жіберуді қамтамасыз етеді. Ол OT операциялары мен IT басқару жүйелері арасындағы шекараны бұзады. Сонымен қатар, барлық өнеркәсіптік басқару терминал құрылғыларына бірыңғай деректерге қол жеткізуді қолдайды.
Практикалық инженерлік тексерулер зауыт деректерінің тұтастығы 99,2%-ға жететінін көрсетті. Жақында химиялық зауытта деректер жоғалуы күн сайын 8%-дан 0,5%-ға дейін төмендеді. Бұл сенімді деректер өндірісті жоспарлау мен жабдықтың алдын ала техникалық қызмет көрсетуін қолдайды. Сондықтан кросс-протоколды технология өнеркәсіптік IoT және ақылды өндірісті жаңғырту үшін негізгі негіз болып табылады.
Негізгі өнеркәсіптік протоколдардың қолдану шекаралары
Протоколдарды нақты жағдайларға сәйкестендіру
Өнеркәсіптік байланыс протоколдарының нақты сценарийге негізделген шекаралары бар. OPC UA және MQTT сияқты ашық стандарттар бұлтқа қосылу мен қашықтан бақылауда басым. Modbus RTU және TCP төмен жылдамдықтағы қуат мониторинг жабдықтарында кеңінен қолданылады. Жеке протоколдарға Siemens PROFINET және Allen-Bradley Ethernet/IP жатады. Бұл жеке протоколдар жоғары дәлдіктегі цехтық өндірісті басқаруға бағытталған.
HMS өнеркәсіптік өріс деректері ақылды зауыттардың 75%-ы көп протоколды ортада жұмыс істейтінін көрсетеді. Жалпы кросс-протоколды шешімдер аралас құрылғылар арасындағы байланыс мәселелерін тиімді шешеді. Әр қабатқа дұрыс протоколды таңдау болашақ біріктіру қиындықтарын болдырмайды. Тамақ өңдеу зауыты бірыңғай шлюз тәсілін енгізгеннен кейін біріктіру уақытын 55%-ға қысқартты.
Әртүрлі деректерді беру үшін негізгі архитектура
Модульдік шеткі шлюз дизайны алда келеді
Модульдік шеткі шлюз архитектурасы қазіргі уақытта протоколдарды байланыстыру шешімдерінің көшбасшысы болып табылады. Жүйе протоколды талдау және деректерді бағыттау модульдерін ажыратылған дизайнмен қолданады. Ол 20-дан астам өнеркәсіптік протоколды автоматты түрде анықтап, бейімделе түрлендіреді. Шеткі жергілікті өңдеу деректерді беру кешігуін 15 миллисекундтан төмен ұстайды.
Бұл төмен кешігу жоғары жиілікті жинау жағдайларында желі тығынын және деректер жоғалуын болдырмайды. Құрылғыға кіріктірілген деректерді шифрлау алгоритмдері өнеркәсіптік негізгі деректердің қауіпсіз берілуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, төмен кодты конфигурациялау режимі инженерлердің жұмыс істеу кедергілерін айтарлықтай төмендетеді. Болат зауыты 200-ден астам құрылғыға осындай шлюздерді орнатып, дабылға жауап беру уақытын 8 секундтан 1,2 секундқа дейін қысқартты.
Өнеркәсіптік үрдістер мен практикалық оңтайландыру стратегиялары
Жеке протоколдардан ашық стандарттарға көшу
Өнеркәсіптік байланыс жеке протоколдардан бірыңғай ашық стандарттарға ауысып жатыр. OPC UA кросс-платформалық өнеркәсіптік байланыс үшін негізгі стандартқа айналды. Қазір көптеген жабдық өндірушілер ашық протокол интерфейстерін әдепкі бойынша қолдайды. Сонымен қатар, шеткі жағындағы протоколдарды алдын ала өңдеу өнеркәсіптік трендке айналуда.
Кәсіпорындар бір протоколды құрылғыларды көп протоколды шеткі шлюздерге біртіндеп ауыстыруы керек. Өндірістік сценарийлерге негізделген протокол схемаларын таңдау жаңарту шығындарын азайтады. Кезең-кезеңімен трансформация зауыт автоматтандыру жүйелерінің тұрақты жаңаруын қамтамасыз етеді. Бір шиналық зауытта үш айлық кезеңдік енгізу 98% деректердің қолжетімділігін және өндірістің тоқтаусыз жұмысын қамтамасыз етті.
Нақты деректермен расталған өнеркәсіптік кейстер
Жаңа энергия батареялары өндіріс желісін жаңарту
Цзянсудағы жаңа энергия кәсіпорны 480-дан астам әртүрлі автоматтандыру құрылғыларына ие болды. Жергілікті құрылғылар PROFINET, Modbus және зауыттың жеке протоколдарын қолданды. Протоколдардың ретсіздігі жабдық деректерінің 30%-ының бұлтқа жүктелмеуіне әкелді. Компания арнайы кросс-протоколды шеткі шлюз жүйесін енгізді.
Бұл шешім барлық жергілікті протоколдарды толық автоматты түрде түрлендіруді қамтамасыз етті. Өзгерістерден кейін деректерді жүктеу сәттілігі тұрақты түрде 99,7%-ға дейін өсті. Байланыс ақауларынан жабдықтың тоқтау уақыты айына 82%-ға азайды. Өндіріс желісінің жалпы тиімділігі үш ай ішінде 11,6%-ға артты. Жылдық техникалық қызмет көрсету шығындары 680 000 юаньнан асты.
Термиялық электр станциясының орталықтандырылған бақылауын жаңарту
600 МВт қуатты термиялық электр станциясы DCS, TSI және қорғау құрылғыларын біріктіруді қажет етті. Бастапқы тәуелсіз жүйелер бірыңғай бақылау мен байланыс талдауын қамтамасыз ете алмады. Кросс-протоколды деректер алмасу технологиясы барлық құрылғылардың деректер интерфейстерін біріктірді. Жүйе діріл, температура және электр параметрлерін нақты уақыт режимінде жинауды қамтамасыз етті.
Ақау туралы ерте ескертуге жауап беру уақыты 5 минуттан 30 секундқа дейін қысқарды. Зауыт жоспарланбаған тоқтаулардан келетін шығындарды жылына шамамен 1,2 миллион юаньға азайтты. Сонымен қатар, алдын ала техникалық қызмет көрсету дәлдігі алғашқы алты айда 43%-ға жақсарды.
Кросс-протоколды интеграцияға арналған ұсынылатын шешім сценарийлері
Жаңа салынған ақылды зауыттар үшін OPC UA және MQTT қолдауымен алдын ала біріктірілген шеткі шлюздерді орналастырыңыз. Ескі зауыттарды жаңарту кезінде ең көп тоқтауларға себеп болатын жоғары құнды өндірістік ұяшықтардан бастаңыз. Әрқашан алдын ала техникалық қызмет көрсету алгоритмдерін қамтамасыз ететін құрылғыларға басымдық беріңіз. Жақында мұнай-химия саласында бес маңызды компрессорға бағытталған жоба жалпы инвестиция қайтарымының 90%-ын қамтамасыз етті.
PLC, DCS және халықаралық өнеркәсіптік басқару брендтері бойынша тәжірибесі бар автоматтандыру инженері Сон Минъюань жазған.
