Czwarta rewolucja przemysłowa, napędzana przez rozwój nowoczesnych technologii informatycznych i systemów automatyzacji staje się faktem . W coraz większej ilości zakładów wytwórczych pracują mniej lub bardziej zautomatyzowane urządzenia, wyposażone w nowoczesne funkcje, które ułatwiają ich obsługę i serwisowanie. Im więcej takich funkcji zaimplementowanych jest w urządzeniu tym bardziej staje się ono „inteligentne”. Dzięki posiadaniu inteligentnych urządzeń użytkownik jest w stanie nie tylko zwiększyć własną efektywność, obniżyć koszty eksploatacyjne, lepiej przygotować pracowników operacyjnych do wykonywania określonych zadań, ale także obniżyć skutki negatywnego oddziaływania urządzeń na środowisko.
Przemysł 4.0 charakteryzuje się m. in. łatwym i szybkim dostępem do danych eksploatacyjnych maszyn, które za pomocą odpowiednich czujników, instalowanych na urządzeniach technicznych są rejestrowane, a następnie przesyłane do sieci i przetwarzane. Urządzenia komunikują się z Użytkownikiem, obsługą techniczną lub innymi urządzeniami biorącymi udział w procesie, przekazując dane poprzez sieć lokalną lub internetową i wyświetlając je na komputerze lub urządzeniu mobilnym jednostki serwisowej.
Postanowiliśmy bliżej przyjrzeć się funkcji zdalnego monitorowania w czasie rzeczywistym i bieżącego analizowania pracy urządzeń dźwignicowych w segmencie suwnic tj. suwnic, wciągników, wciągarek i żurawi stanowiskowych. Artykuł ten nie wyczerpuje tematu, jest jedynie przeglądem rozwiązań oferowanych przez producentów operujących na rynku polskim.
TRUECONNECT – rozwiązanie firmy Konecranes
System zdalnego monitorowania i raportowania firmy Konecranes – TRUECONNECT daje użytkownikowi wgląd w aktualny stan zużycia urządzenia. Za pomocą specjalnych czujników gromadzi takie informacje jak czas pracy, obciążenie , cykle pracy, rozruchy silnika, zatrzymania awaryjne itp. oraz monitoruje stan hamulców i przemienników częstotliwości.
Następnie dane przesyłane są do Zdalnego Centrum Danych Konecranes (ang. Remote Data Center), gdzie są opracowywane i udostępniane użytkownikowi online na portalu klienta yourKONECRANES.com w postaci przejrzystych i łatwych do analizy raportów.
Zawierają one:
- informacje nt. bezpieczeństwa (przeciążenia, użycia wyłącznika awaryjnego, temperatury silnika podnoszenia),
- statystki operacyjne (np. ilość rozruchów silnika podnoszenia, ilość cykli pracy, ilość godzin pracy),
- szacunek trwałości użytkowej komponentów (np. zużycie hamulca mechanizmu podnoszenia, styczników, aparatury, konstrukcji urządzenia).
Raporty mogą być przesyłane zgodnie z ustalonym wcześniej harmonogramem lub dostarczane na żądanie. W ten sposób można obserwować jedno, kilka lub wszystkie urządzenia.
System umożliwia dodatkowo uruchomienie usługi tzw. alarmu bezpieczeństwa. Polega ona na natychmiastowym informowaniu o zagrożeniu bezpieczeństwa tuż po wystąpieniu niebezpiecznego zdarzenia, jak np. przegrzanie, przeciążenie wciągarki czy awaryjne zatrzymanie. Informacje alarmowe przesyłane są za pomocą poczty elektronicznej lub wiadomości SMS.
System TRUECONNECT dostępny jest obecnie dla wszystkich suwnic CXT i SMARTON oraz innych indywidualnie zaprojektowanych suwnic procesowych.
Demag StatusControl
Terex Material Handling opracował Demag StatusControl - innowacyjny system, który automatycznie informuje o aktualnym stanie instalacji suwnicowej. Może on być zaimplementowany w urządzeniach dowolnej marki, zarówno sterowanych stycznikowo, jak i w suwnicach i wciągnikach, które mają sterowanie procesorowe. Suwnice jak również wciągniki, czy wciągarki, zaopatrzone zostają w moduł GSM. Pozyskane z ich pomocą bieżące dane eksploatacyjne oraz informacje o stanie maszyny przekazywane są za pośrednictwem połączenia bezprzewodowego użytkownikowi.
Specjalne oprogramowanie systemowe interpretuje dane i wyświetla je na komputerze stacjonarnym lub urządzeniu przenośnym. Informacje te można odczytać w dowolnym momencie. Są zaprezentowane w przejrzysty sposób za pomocą specjalizowanego i przejrzystego systemu wizualizacji , gdzie zielony kolor na ekranie oznacza, że urządzenie pracuje bez zastrzeżeń, żółty, że wystąpiło jakieś zagrożenie związane z jego eksploatacją, zaś czerwony – zatrzymanie urządzenia. Dzięki temu Użytkownik może zostać natychmiast oraz w bardzo intuicyjny sposób poinformowany o wszelkich zmianach statusu pracy urządzeń.
W systemy TRUECONNECT oraz Demag StatusControl może zostać wyposażona nie tylko nowo zakupiona suwnica, ale można zaimplementować je również w już istniejącej instalacji za pomocą pakietu modernizacyjnego.
A jak to robią rodzime firmy?
Na specjalnie opracowane systemy mogą jak na razie pozwolić sobie tylko najwięksi potentaci rynkowi. Mniejsze firmy również mogą zaoferować zdalny dostęp do swoich urządzeń, jednak są to zazwyczaj rozwiązania, powstające często w odpowiedzi na konkretne zapotrzebowanie klienta.
System zdalnego diagnozowania urządzeń stosowany przez polskiego producenta suwnic Przedsiębiorstwo Hak Sp. z o.o. pozwala podłączyć niemal każde urządzenie do sieci. System diagnostyczny opiera się na monitoringu stanów pracy poszczególnych części elektrycznych, a tym samym stanów całych maszyn. Gwarantuje on zdalny dostęp do wszystkich zmiennych oraz pozwala na kontrolę wartości parametrów zlokalizowanych w sterowniku, takich jak stany wyłączników krańcowych, wartości prądów mechanizmów napędowych, stany obwodów bezpieczeństwa, a także stany i wartości sygnałów zadawanych przez odbiornik radiowy. Zdalny dostęp pozwala również na ingerencję w działanie urządzenia poprzez aktualizację i zmianę ustawień i parametrów programu sterującego. Tak więc system ten jest przydatny wówczas, gdy konieczne jest ustalenie przyczyny niesprawności maszyny bądź gdy zaistnieje potrzeba zmiany trybu ich pracy.
Przykładem instalacji opisanego systemu jest np. zestaw bramowych konstrukcji mobilnych wyposażonych w suwnice o udźwigu 2 ton, wykorzystywanych do manipulowania ładunkami w procesie technologicznym w zakładach produkujących turbiny gazowe w Arabii Saudyjskiej. Głównym powodem zastosowania systemu zdalnej diagnostyki w przypadku tej realizacji była znaczna odległość od klienta. Unikatową cechą zastosowanego systemu monitorującego jest najwyższy poziom bezpieczeństwa informacji, odporny na zagrożenia istniejące w sieci. Za pośrednictwem Internetu przesyłane są jedynie zaszyfrowane dane, których zakodowanie oraz rozkodowanie następuje wyłącznie w urządzeniach wchodzących w skład systemu – blokadzie (Lock) i kluczu (Key). Urządzenia te identyfikują się nawzajem przy zastosowaniu kryptograficznej funkcji sparowania w czasie ich fizycznego połączenia poprzez umieszczenie klucza USB w gnieździe blokady. Od tego momentu posiadacz klucza USB może się zdalnie łączyć z systemem, a za jego pośrednictwem również z siecią wewnętrzną. Aby nastąpiło połączenie, na firewallu nie musi być otwarty na stałe żaden port.
Główne urządzenie systemu zostało umieszczone pod sufitem hali, w której pracują bramy. W trakcie instalacji konieczne było jedynie skonfigurowanie sieci wewnętrznej WLAN, która obejmuje wszystkie platformy. Każda brama posiada własny sterownik PLC, panel dotykowy oraz moduł dostępowy.
System może być używany również w trybie offline – blokowane są wówczas próby dostępu z zewnątrz. Zapewnia także ochronę przed atakami DDOS.
Przedsiębiorstwo Usług Inżynierskich Rialex Sp. z o.o.w celu zdalnego monitorowania, diagnostyki i kontroli sterowania suwnicami komunikuje się z urządzeniami za pomocą ogólnie dostępnych routerów przemysłowych dostawców zewnętrznych. Tak więc do nawiązania zdalnego połączenia miedzy monitorowanym urządzeniem a komputerem wykorzystywany jest oprogramowanie dostarczane przez producenta routera.
Ustanowienie połączenia umożliwia użytkownikowi wgląd w działanie programu sterownika programowalnego, a tym samym dostęp do wszelkich parametrów oraz zachowania się urządzenia w czasie rzeczywistym. Przy pomocy tego rozwiązania można zdalnie odczytać dowolną informację odczytywaną bądź obliczaną w sterowniku w dowolnym czasie. Możemy modyfikować zdalnie program poprawiając algorytm, a tym samym zmienić/poprawić sterowanie maszyny lub np. tworzyć dodatkowe funkcje logujące interesujące nas dane wyzwalane konkretnym zdarzeniem.
Możliwości monitorowania sygnałów odczytywanych przez PLC oraz ingerencja w sterowanie są prawie nieograniczone w zakresie konkretnej implementacji PLC. Aby wykorzystać w pełni możliwości systemu zdalnej diagnostyki zalecane jest wyposażenie urządzenia dźwignicowego w układ sterowania oparty o sterowniki programowalne.
Również starsze urządzenia mogą zostać wyposażone w router komunikacyjny, jednak takie urządzenie musi być wyposażone w aparaty zbierające potrzebne dane (czujniki) oraz np. sterownik programowalny odczytujący te dane– oczywiście wtedy jest to system typu read-only bez możliwości ingerencji w sterowanie urządzeniem.
Samo zdalne połączenie opiera się na komunikacji po sieci Ethernet i jest realizowane za pomocą połączenia przewodowego poprzez infrastrukturę informatyczną inwestora z wykorzystaniem połączenia VPN i sieci internetowej lub za pośrednictwem transmisji danych w sieci dowolnego operatora telefonii komórkowej i połączenia internetowego.
O krok dalej
Czołowi producenci, oprócz opatentowanych rozwiązań dotyczących samego monitoringu suwnicy w czasie rzeczywistym poszli o krok dalej, oferując również usługę zdalnego serwisu (np. TRUECONNECT Remote Service).
W przyszłości dane o urządzeniach będą dostępne nie tylko dla personelu technicznego zajmującego się obsługą urządzenia, ale będą mogły również zostać odczytane przez współpracujące firmy serwisowe, dostawców komponentów i części zamiennych. W ten sposób konserwacje wykonywane będą w razie potrzeby, zanim wykonane zostaną prace konserwacyjne zaplanowane zgodnie z harmonogramem przeglądów okresowych. Potrzebę zaś oszacować będzie można na podstawie realnych, aktualnych danych o urządzeniu i zużyciu części zamiennych. Ponadto dane te przechwytywane są przez samych producentów, którzy dzięki temu będą mogli zagwarantować dostępność części zamiennych w okresie ich największego zapotrzebowania.
Szczególnego znaczenia nabiera monitoring w czasie rzeczywistym w przypadku żurawi samojezdnych, żurawi przeładunkowych, wykonujących prace montażowe w bardzo odległym od punktów serwisowych, a często także w trudno dostępnym terenie, gdzie czas dojazdu do urządzenia bywa bardzo długi i bardzo kosztowny.
Tego typu konserwacja prewencyjna zminimalizuje znacznie ryzyko wystąpienia przestojów w procesach transportu wewnętrznego.
Podsumowanie
Jak wszystkim wiadomo, maszyny same z siebie nie posiadają inteligencji. Można je jednak wyposażyć w odpowiednio zaprogramowane czujniki, dzięki którym urządzenie będzie mogło nie tylko skomunikować się z operatorem czy personelem technicznym przekazując szereg danych dotyczących aktualnego stanu i potencjalnych zagrożeń. W miarę dalszego rozwoju technologii rozwiązania będą coraz bardziej doskonalsze, a w przyszłości maszyny będą w stanie nie tylko same się zdiagnozować, zgłosić potrzeby serwisowe, ale także samodzielnie uruchamiać procesy naprawcze.
