Monitorování stavu snadno a rychle

Sledování teploty rozváděčů se stalo předmětem zájmu konstruktérů a inženýrů nejen od doby, kdy se mezi aktuální témata zařadily otázky udržitelnosti a efektivity výroby. Teplota, vlhkost vzduchu, ale také bezpečnost rozváděčů jsou veličiny, které hrají důležitou roli prakticky v každé koncepci závodu. Zejména zvýšené nebo nepravidelné teplotní podmínky v rozváděčových skříních mohou způsobit ztrátu výkonu nebo dokonce selhání jednotlivých zařízení. Pokud jsou komponenty rozváděčové skříně uspořádány tak, že se v nich vytvářejí horká místa nebo do nich téměř neproudí chladný vzduch, vzniká hned několik rizik: v některých případech může dojít ke ztrátě přesnosti přesných měřicích přístrojů, zkrácení životnosti komponent nebo v nejhorším případě k jejich trvalému selhání. Složité systémy, jako jsou řídicí jednotky, jsou na teplo obzvláště náchylné. Většina PLC má maximální provozní teplotu 55 °C. To je jen 15 °C nad "komfortní teplotou" mnoha rozváděčů. Kromě teploty a vlhkosti hraje v mnoha aplikacích, zejména v takzvaných "kritických infrastrukturách" (CRITIS), jako je zásobování energií a vodou, důležitou roli spolehlivá a sledovatelná ochrana proti neoprávněnému přístupu. 

Monitorování rozváděče včas odhalí anomálie

I při optimální topologii nebo větrání s klimatizačními systémy má však smysl klimatické podmínky v rozváděči trvale elektronicky monitorovat. To umožňuje včas odhalit anomálie a předejít poruchám - zejména pokud jsou zařízení umístěna ve vzdáleněji instalovaných rozváděčích. To platí například pro venkovní prostory, kde je vnějším faktorem počasí.

Společnost Turck již mnoho let nabízí svou řadu CCM jako snadno dodatečně instalovatelný systém monitorování stavu. Zkratka CCM znamená "sledování stavu rozváděče" (cabinet condition monitoring) a popisuje hlavní úkol kompaktních zařízení na lištu DIN, která mají tři vnitřní senzory pro sledování teploty, vlhkosti a vzdálenosti dveří. V závislosti na modelu lze zpracovávat také data z dalších externích senzorů. Monitory rozvaděčů společnosti Turck zaujmou svými snadno použitelnými ovládacími funkcemi. Automaticky detekují každé otevření dveří měřením vzdálenosti ke dveřím. Díky těmto zařízením je každá rozváděčová skříň vhodná pro použití v kritických infrastrukturách, aniž by bylo nutné vynaložit značné náklady. Monitorování zavření dveří pomocí zařízení na lištu DIN je navíc spolehlivější a odolnější proti manipulaci než dveřní kontaktní spínače a mnohem méně složité než válečkové spínače.

IM(x)12-CCM se spínacím kontaktem a IO-Linkem

Prvními moduly pro kontrolu rozváděčů řady CCM byly modely IM12-CCM a IMX12-CCM (se schválením Ex). Tato kompaktní zařízení se jednoduše připevní na lištu DIN a vysílají signál přesně při překročení nebo podkročení definovaných hodnot, například při přehřátí zařízení, orosení rozváděče nebo otevření dveří. IM12-CCM je vybaven interním záznamníkem dat s časovým razítkem a ukládá data až po dobu dvou let. Díky tomu mohou uživatelé odhalit i plíživé změny v průběhu dlouhého období a odstranit jejich příčinu. Prostřednictvím rozhraní lze ovládat moduly v režimu master-slave, aby bylo možné současně sledovat správné zavření dveří a další mezní hodnoty na dvou místech rozváděče. Master zpracovává data slave a vysílá signál do řídicí jednotky. Standardní IM12-CCM je dodáván se dvěma spínacími kontakty a rozhraním IO-Link. Režim rychlého učení umožňuje uživateli snadno nastavit mezní hodnoty v terénu. Alternativně lze parametry nastavit prostřednictvím rozhraní IO-Link nebo rámce FDT, jako je například PACTware.

IM18-CCM: propojení výrobní úrovně a světa IT

Po osvědčených zařízeních řady IM12 vytvořila společnost Turck most k IIoT s IM18-CCM. Zařízení umí nejen zobrazovat monitorování stavu rozváděčů v terénu, ale také přenášet data do světa IT. Štíhlé 18mm zařízení odesílá naměřené hodnoty senzorů do nadřazených systémů prostřednictvím dvou nezávislých ethernetových rozhraní. Může se tak dostat až do cloudu, čímž umožní pracovníkům údržby kdykoli přistupovat k aktuálním klimatickým údajům prostřednictvím mobilních terminálů. Hranice mezi provozní úrovní a IT infrastrukturou tak postupně mizí. Výsledkem je, že uživatelé mohou analyzovat data z výrobní haly ze svého pracovního stolu v kanceláři.

To však nenabízí konstruktérům a uživatelům závodu jen další možnosti, pokud jde o výstup dat, ale také o sběr naměřených hodnot. Rozhraní RS485 (Modbus RTU nebo CAN) umožňuje v případě potřeby připojit k IM18-CCM kromě tří instalovaných senzorů i externí zařízení, jako jsou například snímače vibrací. Pro ideální teplotní obraz např. rozváděče lze na různá místa rozmístit několik teplotních čidel. Údaje ze tří teplotních čidel často stačí k získání přesného celkového obrazu i ve velkých rozváděčích. Přídavné rozhraní umožňuje připojit další zařízení, například IM18-CCM51, pro měření proudu 12 střídavých kanálů s proudem až 600 A. Přenos dat a napájení modulů IM18-CCM je realizováno prostřednictvím základní desky. 

IIOT pro monitorování stavu

Řada IM18-CCM je výkonná platforma IIoT pro monitorování stavu a další IT aplikace. Modely IM18-CCM40 a IM18-CCM50 se systémem Debian Linux jsou určeny především pro použití OEM. Ti mají možnost přizpůsobit systémy přesně svým vlastním strukturám a vytvořit tak zákaznická řešení na míru. Programátoři mohou do zařízení vložit specifické rutiny, například pro detekci rosného bodu nebo umožnění přirozeného zvýšení teploty na začátku letních měsíců. Někteří uživatelé si mohou podobně přát nahrát vlastní cloudový konektor - vizualizace trendů nebo odeslání alarmu pak probíhá v systému vyšší úrovně. Díky dvěma nezávislým ethernetovým rozhraním poskytuje IM18-CCM bezproblémové spojení mezi světem OT a IT. Zařízení využívá komunikační protokoly TCP/IP, Modbus TCP a HTTP. Další protokoly založené na Ethernetu lze kdykoli později nainstalovat. 

Jako flexibilní, otevřené a cenově atraktivní řešení pro monitorování stavu je IM18-CCM40 zařízením první volby zejména pro jednoduché scénáře aplikací. Model IM18-CCM50 s dalšími digitálními a analogovými vstupy a větší pracovní pamětí pokrývá všechny požadavky nad rámec těchto požadavků.

IM18-CCM60: řešení plug-and-play pro inteligentní monitorování stavu zařízení

Společnost Turck nyní nabízí IM18-CCM60 jako další model z řady monitorů rozváděčů, který zpřístupňuje možnosti platformy CCM50 uživatelům bez znalosti programování. Za tímto účelem je nový model vybaven operačním systémem siineos IIoT, který specialisté na digitalizaci ve společnosti in.hub vyvinuli speciálně pro platformu CCM. Model IM18-CCM60 kombinuje hardware a software do inteligentního řešení typu plug-and-play, které lze snadno používat kdekoli. Jeho ovládání je intuitivní a lze jej kdykoli integrovat do nadřazených systémů prostřednictvím MQTT nebo OPC UA - od autonomního samostatného systému až po rozsáhlé řešení pro monitorování stavu s integrací do cloudu.

IM18-CCM60 umožňuje uživatelům řešit úlohy monitorování stavu velmi efektivně tím, že veškeré konfigurace a parametrizace provádí intuitivně prostřednictvím grafického rozhraní založeného na prohlížeči. Pokud chcete, můžete k programování vlastních aplikací použít také terminálové uživatelské rozhraní, například PuTTY. Framework InCore integrovaný v systému siineos nabízí širokou škálu komponent připravených k použití pro snadnou obsluhu integrovaných rozhraní a senzorů i všech standardních síťových a průmyslových protokolů. 

Kromě existujících aplikací můžete vytvářet i vlastní programy a aplikace nebo je načítat jako na chytrém telefonu. Nastavením provází webový průvodce, takže s IM18-CCM60 mohou bez problémů manipulovat i uživatelé bez předchozích znalostí. Umožňuje také snadný přístup k interním senzorům teploty, vlhkosti a vzdálenosti dveří a parametrizaci různorodých rozhraní. Znalost programování není nutná. 

Kromě výkonu a uživatelské přívětivosti byla při vývoji kladena pozornost také na bezpečnost IT. Sofistikovaný firewall proto umožňuje plnou kontrolu provozu do zařízení a z něj. Kromě toho lze IM18-CCM60 nastavit také jako klienta OpenVPN. To zaručuje bezpečný vzdálený přístup k zařízení i volitelně k připojeným počítačům.

Od PoC ke cloudové integraci

Vzhledem k tomu, že IM18-CCM60 nevyžaduje žádné povinné účty nebo služby v cloudu, mohou uživatelé provádět testy nebo ověřování konceptů i offline bez jakéhokoli úsilí. Zaznamenaná data měření zůstávají v zařízení a uživatel má stále přístup ke všem dostupným funkcím, jako jsou databázové systémy nebo grafické panely (Grafana). Přístup k zařízení je pak možný přímo přes Ethernet nebo USB. Tímto způsobem mohou testovací instalace včas identifikovat zdroje chyb a potenciální úspory. V případě potřeby lze instalaci kdykoli integrovat do rozsáhlejších řešení monitorování stavu v reálném výrobním prostředí, ať už v lokálních IT infrastrukturách, nebo v cloudových systémech.

Autor | Klaus Ebinger je ředitelem produktového managementu pro technologie rozhraní