22-02-2018 10:12:42

Den 18. april 2018 sætter vi fokus på mulighederne i embeddede teknologier. Tilmeld dig i dag og bliv fyldt med inspiration og ny faglig viden.

Industriens omdrejningspunkt er Internet of Things

Den industrielle konkurrence kræver en hurtigere respons i forhold til markedet. Det kræver en ny kommunikerende og embedded produktionsstyring, der er blevet defineret som den fjerde industrielle revolution, ”Industri 4.0”
Industriens omdrejningspunkt er Internet of Things

Traditionelt har industrielle styringer brugt diskrete automationssystemer opbygget rundt om centrale controllere. De enkelte maskiner og værktøjer bruger stadigt mere avancerede kontrolalgoritmer til optimering af produktionen og effektiviteten af hvert system.

For at ændre produktionen af et givent produkt skal nye programmer uploades i hver controller til support af hvert produktionsbatch. Ofte er det en manuel proces, der er udsat for fejl – og hvis de forkerte beslutninger bliver truffet, så kan et produceret batch af produkter blive ødelagt.

Der pågår et stort arbejde med at samle de enkelte automationscentre og med at restrukturere selve måden de kommunikerer og konfigureres på. Industrielle styringsstrategier går i retning af distribuerede styringssystemer, hvor ”øer” af automation bliver bundet sammen med feltbusser og industrielle versioner af Ethernettet. Næste skridt er at placere intelligensen i individuelle sensorer og aktuatorer, der bruger IoTkonceptet (Internet of Things).

Intelligente mechatroniske komponenter med embeddede mikroprocessorbaserede controllere kan placeres i maskinerne og værktøjerne og programmeres, så de ikke bare arbejder lettere sammen, men også kan rekonfigureres.

Smarte komponenter som ventiler, motorer og pumper kan programmeres til at køre kontrolalgoritmer baseret på valg foretaget af overvågningscontrollere, ligesom komponenterne kan udføre diagnosefunktioner til alarmering af højere systemniveauer i tilfælde af potentielle problemer. Ved at flytte databehandlingen ud til maskinen kan man udføre mere responsive kontrol-loops, hurtige reaktioner og en højere produktivitet

RFID-tags er en god begyndelse
Tag nu eksempler som styringen af print gennem en bestykningsproces. Hvert print kan forsynes med en RFID-tag, som en controller kan læse i hver seperate proces og behandle autonomt. Visse print kan være forsynet med leadede komponenter, som kræver en bølge- eller selektiv loddeproces, mens andre print bare kan nøjes med en reflow-lodning af overmonterede komponenter.

Controlleren kan med aflæsning af RFID-taggen embedded i printet styre printet ud til den rigtige behandling.Controlleren kan nu checke længere nede i processen, om der er plads til et print, der kræver en speciel lodning. Hvis eksempelvis en selektiv lodder er optaget, så kan printet placeres i et bufferlager, indtil loddemaskinen er klar, og det aktuelle print kan blive behandlet med det samme.

Resultatet er en mere effektiv og fleksibel produktion, end hvis det samme forløb skulle håndteres manuelt og i individuelt programmerede batches.I det nævnte forløb er kommunikationen mellem noderne mere peer-to-peer (jævnbyrdige komponenter) end som fortidens masterslave arkitekturer. Hver node udfører beslutninger baseret på de rådige informationer og afrapporterer til andre noder i netværket.

Dataoverførslen sker hyppigt, men datamængderne mellem noderne er omvendt mindre.En klar fordel ved en distribueret intelligent styring er, at systemet kan opgraderes trinvist. Controllere, som ikke behøver ændringer, kan køre deres eksisterende programmer, mens andre kan gøre brug af mere avancerede algoritmer, så længe de bruger de samme kontrol- og kommunikationsprotokoller.

Fokus på kontrollen gør industriel IoT noget anderledes end IoT til forbrugersegmentet og dermed oplevelsen af IoT i applikationer som det smarte hjem og smart healthcare. Der er et antal krav, som industrielle IoTnoder skal opfylde. Det er typisk krav som konnektivitet, lokal intelligens, realtime I/O-håndtering og en robust funktion i de tilfælde, hvor der sker fejl i et kommunikationslink eller node. Selv om begrebet ”industriel IoT” indikerer et krav om kompatibilitet med den internetprotokol, der bruges af det globale internet, så er det ikke nødvendigvis et krav.

Halvlederbranchen er parat til industri 4.0
En vigtig egenskab for enhver intelligent sensor- og aktuator-node er et realtime-respons - ikke kun i forhold til lokale events, men også for beskeder sendt over hele netværket. En lav og forudsigelig latency for interrupts er derfor afgørende. Microcontroller fra leverandører som Atmel, Freescale Semiconductor, STMicroelectronics og Texas Instruments har funktioner, der understøtter dette behov.

Eksempelvis er Atmel’s 8- og 32-bit mikrocontrollere udstyret med intelligent periferi, der kan monitere status for eksterne sensorer og motorstyringssignaler gennem pulsbreddemodulerede outputs uden aktiv indgriben fra værtsprocessoren. Hvis et sensor-input passerer en tærskel, kan periferien udsende en interrupt, så processoren kan bruge en mere avanceret software til at afgøre, hvad der er den bedste reaktion på inputtet.

Til mere finkornet motor- og positionsstyring og til håndtering af indkommende netværkspakker har Free scales digitale signalcontrollere (DSC) to uafhængige kerner. Én kerne er optimeret til signalbehandling, og den kan dedikeres motor-, aktuator- og sensoroperationer, mens en anden kerne behandler netværkspakker.

En sådan opdeling af arbejdet giver et højere responsniveau til industrielt vigtige vents.Designere af industrielle IoT-systemer har et antal netværk-interfaces til deres rådighed fra IP-enabled Ethernet til trådløse protokoller, der supporterer lowoverhead versioner af IP – som familien af protokoller, der er bygget over på IEEE802.15.4. De inkluderer ZigBee og 6LowPAN. Designerne kan bruge programmerbar transceiver-teknologi som eksempelvis den fra Lime Microsystems, med support af en række trådløse systemer, som kan vælges til en given implementering.

Hvis man for eksempel vil spare fortrådningsomkostninger til en lang pipeline, giver det mening at bruge et sub-Gigahertz licensfrit bånd som 868 MHz med en version af 6LowPAN, men med mesh-netværksfunktionerne fra ZigBee. Meshnetværk giver robuste netværk, hvis en enkelt node skulle falde ud, da andre noder finder vej rundt om bruddet og finder nye veje i mesh’en.

Industrielle systemer med mobile emner som robotter og lagerplukkere kan bruge IEEE802.15.4-2011 familien af protokoller til support af ultrabredbåndskommunikation, som kan give positionsinformation om både sender og sensordata. DecaWaves single-chip transceiver har positionsnøjagtighed ned til 10 cm.

Gennem teknologier som de avancerede mikroprocessorer og low-power kommunikation kan industrielle brugere nu have fuldt udbytte af IoT-teknologien, hvor deres systemer kan samarbejde og konfigureres langt mere sømløst, end det var muligt tidligere.

DigiKey: Den industrielle konkurrence kræver en hurtigere respons i  forhold til markedet. Det kræver en ny kommunikerende og  embedded produktionsstyring, der er blevet defineret som  den fjerde industrielle revolution, ”Industri 4.0”

Digi Key
Digi Key

Digi-Key Electronics, a global Internet-based distributor of more than 3 million electronic components from 650+ trusted suppliers.

Læs mere

Nyeste IT-job fra Jobfinder

luk
close