Industrie 4.0 và IOT cho quá trình tự động hóa 

Công nghiệp hóa chất cũng được làm quen với công nghệ mạng. Nhiều địa điểm hoạt động trong mạng lưới nguyên liệu và năng lượng gần. Điều này bây giờ được mở rộng đến mức dữ liệu _ hoặc ít nhất là mức giá trị đo. Đối với nó là rõ ràng rằng truyền dẫn tương tự giá trị đo được trong các nhà máy hóa học thường là không còn phù hợp cho các công việc trong tương lai. Vì lý do này, ngành công nghiệp quá trình hiện công khai thảo luận về các chủ đề của Industrie 4.0 và sử dụng công nghệ Ethernet.

Áp lực cạnh tranh trong quá trình công nghiệp ngày càng tăng. Cách thức mới để làm cho sản xuất hiệu quả hơn đang được tìm kiếm. Điều này được đi kèm với một xu hướng các lô nhỏ và các sản phẩm tùy chỉnh mà vẫn yêu cầu kiểm soát quá trình thông minh. Do đó phương pháp tiếp cận mới là cần thiết trong tương lai cho các hạng mục như giao thông từ xa của thiết bị để tối ưu hóa vòng điều khiển và thu thập dữ liệu tự động của hàng loạt phép đo trong một hệ thống ERP. Ngoài ra, toàn bộ chủ đề của các nhà máy module chỉ được phủ từng phần bằng công nghệ tự động hóa hiện có.

Điều này đã dẫn đến gia tăng thảo luận trong hai năm qua các khía cạnh như Industrie 4.0, sản xuất trên mạng và truyền thông thông minh. Theo đó, việc sử dụng các công nghệ Ethernet trong các ngành công nghiệp quá trình bây giờ có thể tưởng tượng. Điều này đặc biệt đúng bởi vì PROFINET được hình thành như là trụ cột cho 4,0 ứng dụng Industrie trong các ngành công nghiệp khác. Các nhà sản xuất có thể tuân theo bằng cách cung cấp ngày càng nhiều thiết bị hiện trường với một giao diện PROFINET, từ đo lưu lượng để ghi dữ liệu, ví dụ. Bằng cách này các danh mục đầu tư đang dần được mở rộng và giới thiệu đến PROFINET đang được thực hiện dễ dàng hơn cho người sử dụng công nghiệp chế biến là tốt.

PROFIBUS DP đã được dần dần thay thế bằng PROFINET trong tự động hóa nhà máy. Xu hướng tương tự cũng được dự đoán trong quá trình tự động hóa. Tuy nhiên, những trở ngại trong quá trình công nghiệp có phần cao hơn. Quá trình sản xuất, mà thường là liên tục, không thể dễ dàng dừng lại và khi có vấn đề xảy ra khả năng gây hại cho con người và môi trường là rất cao. Bên cạnh đó, một kết quả ngừng đột xuất thua lỗ tài chính cao. Điều cần thiết, do đó, dễ dàng sử dụng các giải pháp được đặc trưng bởi khả năng cao về tính sẵn có, cấu trúc liên kết linh hoạt, công nghệ kết nối mạnh mẽ, dư thừa, và nhất quán thậm chí trên một khoảng cách lâu dài…chống cháy nổ cũng đóng một vai trò. Đồng thời, các công nghệ cần phải có một cuộc sống phục vụ lâu dài theo quan điểm của chu kỳ lâu dài của 20 năm và thậm chí nhiều hơn nữa.

Tuy nhiên, việc thực hiện tiếp tục hơn nó có vẻ ở cái nhìn đầu tiên. Trong những năm gần đây, PROFIBUS & PROFINET International (PI) đã mang lại rất nhiều sự phát triển công nghệ đáp ứng các yêu cầu này. Chúng bao gồm các chủ đề như PROFINET cho ngành công nghiệp chế biến, chẩn đoán và theo dõi điều kiện, hội nhập với FDI, PROFIenergy, và PROFINET an ninh.

Đặc biệt quan trọng đối với các đồng đội của PI là những công nghệ bền vững; đó là, họ vẫn có thể sử dụng trong nhiều thập kỷ từ bây giờ. Điều này sẽ được thực hiện chủ yếu thông qua các công nghệ mở mà còn thông qua một thực tế rằng sự hợp tác chặt chẽ với người dùng, các nhà sản xuất, và các tổ chức khác đang diễn ra ở giai đoạn đầu. Đây là cách duy nhất có một tiêu chuẩn chung có thể được phát triển để đáp ứng tất cả các yêu cầu. Trong bối cảnh này, các kiến trúc tham khảo mô hình Industrie 4,0 (RAMI4.0) hiện đang chơi một vai trò quan trọng. Rami 4.0 được phát triển bởi một tổ chức quan tâm thực hiện của các BITKOM, VDMA, ZVEI, và các hiệp hội VDI và ISO và IEC tổ chức tiêu chuẩn với các cơ quan quốc gia của họ DKE và DIN. Mặc dù tên hơi khó sử dụng, mô hình đã được giới thiệu để đơn giản hóa công việc trên Industrie 4.0. Các nền cho loại mô hình kiến trúc tham chiếu là nhiệm vụ và trình tự được chia nhỏ thành các phần quản lý được. Kết quả là, việc chuyển đổi sang thế giới của Industrie 4.0 có thể diễn ra từ từ. Nếu có nhiều tiêu chuẩn tồn tại những điều tương tự hoặc những điều tương tự từ quan điểm của các mô hình điểm, một tiêu chuẩn ưu tiên trong mô hình kiến trúc tham khảo có thể được thảo luận.

Cụ thể, các lớp của các điểm nhìn khác nhau, chẳng hạn như dữ liệu hình ảnh, mô tả chức năng, đặc điểm truyền thông, phần cứng / tài sản và quy trình kinh doanh, được sử dụng trong các trục dọc của mô hình. Chu kỳ sống của sản phẩm được ánh xạ vào một trục nằm ngang. Các vị trí của các chức năng và trách nhiệm trong các nhà máy được thành lập trên một trục thứ ba. Sáu lớp mô tả máy móc, linh kiện, và các nhà máy.

Sử dụng đồng hồ đo lưu lượng là một ví dụ, nó sẽ được hiển thị như thế nào của mô hình Rami làm việc trong thực tế và làm thế nào các công nghệ của PROFIBUS và PROFINET đã góp phần Industrie 4.0. Một đo lưu lượng được mô tả rõ ràng và nhận dạng trong mô hình Rami như một thiết bị (tài sản Layer). Việc tích hợp lớp chứa mô tả thiết bị, từ EDDL hoặc FDT / DTM, hoặc trong tương lai FDI.

PROFIBUS và PROFINET là bản chất được tìm thấy trong các lớp truyền thông. Cuối cùng, PROFINET kết hợp tích hợp theo chiều ngang và chiều dọc với truyền thông Ethernet tích hợp của nó, do đó việc thiết lập một kết nối thông tin liên lạc trực tiếp với các cấp quản lý doanh nghiệp và trên địa điểm sản xuất.

Các chức năng dịch vụ và bảo trì (I & M chức năng) của PROFINET , ví dụ, thời gian chạy và làm cho điều này có sẵn trong các thông tin Layer. Các cấu hình khác nhau đang liên kết đó. Kết quả là, nó có thể không chỉ để truyền dữ liệu thuần túy mà còn để tăng thêm ngữ nghĩa nó là tốt. Bằng cách này, hồ sơ PA không chỉ định nghĩa một giá trị đo được nhưng đơn vị này cũng có tên, giới hạn, vv. Dữ liệu bổ sung này là cần thiết để bảo trì dự phòng, ví dụ, để xác định điều kiện quá trình có liên quan.

Trong chức năng Layer, các hồ sơ cung cấp các chức năng cụ thể như các thông số và thông tin chẩn đoán (từ file GSD) cho mỗi nguyên tắc đo lường và thiết bị truyền động, độc lập của mô hình thiết bị và nhà sản xuất. Với thông tin này, các thiết bị hiện trường phản ứng với các sự kiện trong thế giới thực (ví dụ, một lỗi) và thực hiện một hành động trong thế giới kỹ thuật số.

Việc kinh doanh lớp cuối cùng cho phép mô hình hóa quy trình kinh doanh có liên quan và cung cấp các tùy chọn liên kết với nhau các thông tin và các chức năng được cung cấp ở các cấp độ khác để thực hiện các mô hình kinh doanh mới. Một ứng dụng có thể sẽ là sự trao đổi dữ liệu hiệu chuẩn giữa công ty và các nhà cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn. nhà cung cấp này thực hiện việc hiệu chuẩn và trực tiếp các cửa hàng ngày hết hạn mới trong hệ thống khách hàng. Bởi vì dữ liệu trực tiếp có liên quan, có thể để ưu tiên đặc biệt là các thiết bị hạng nặng, ví dụ.

Bất cứ dữ liệu được thu thập, điều quan trọng là các dữ liệu được thu thập trong một loại container bảo đảm trong quá trình chu kỳ cuộc sống. các công ty khác, máy móc, và các nhà máy do đó có thể truy cập nó phản ứng-miễn phí. FDI (dòng thiết bị tích hợp) công nghệ cho thấy một ý tưởng tiếp cận phản ứng-miễn phí có thể hoạt động như thế nào. FDI tiêu chuẩn hóa việc tích hợp các cấu hình và các công cụ chẩn đoán các thiết bị hiện trường trong một hệ thống quản lý nhà máy tài sản. Những lợi thế là, một thời gian ngắn, các giao diện người dùng chuẩn, việc truy cập các chức năng đặc biệt, và rằng một tích hợp Big dữ liệu thông qua OPC UA là có thể.

Các kiến trúc mô hình tham chiếu tên rõ ràng công nghệ FDI như là một phương tiện hiệu quả. Với mô hình thông tin thiết bị của nó (được quy định tại IEC 62.541-100), khách hàng / máy chủ kiến trúc của công nghệ FDI cung cấp tất cả các chức năng để mô hình hóa các thiết bị thực như các đối tượng ảo cho Internet of Things. Nó là thú vị để lưu ý rằng sáng kiến cho sự phát triển của công nghệ FDI bắt đầu trước khi thuật ngữ Industrie 4,0 thậm chí còn được phát minh. Điều này cho thấy nhiều sự phát triển đã chiếm ưu thế ngay cả khi không hạn ‘Industrie 4,0’ đơn giản chỉ vì người dùng cần đến chúng).

Các cơ sở cho các ứng dụng Industrie 4.0 là PROFINET, mà cho thấy cả truyền tải nhanh về số lượng dữ liệu nhỏ và truyền dẫn hiệu quả của số lượng dữ liệu lớn với bảo vệ đồng thời khả năng thời gian thực. Quan trọng cho người sử dụng công nghiệp chế biến là việc bảo vệ hàng tồn kho của các thành phần tự động cài đặt. Vì lý do này, những điểm sau đây hiện đang ở mặt trước của hoạt động phát triển:

Chống hàng tồn kho của các thiết bị đo đạc với hệ thống di sản chiến lược chuyển đổi từ PROFIBUS đến PROFINET.

Kết nối và công nghệ lắp đặt các thiết bị Ethernet dựa trên quy trình công nghệ.

PI thấy PROFIBUS PA là công nghệ chủ chốt hiện nay để mã số hoá lĩnh vực truyền thông. PROFIBUS PA cho phép khoảng cách dài cáp và chống cháy nổ cho các môi trường khắc nghiệt của quá trình tự động hóa và cung cấp tích hợp kỹ thuật số đầy đủ về lĩnh vực thiết bị kiểm soát và quản lý tài sản hệ thống. Các kết nối được thực hiện bằng cách sử dụng liên kết / coupler thường thông qua PROFIBUS DP. Những lợi ích người sử dụng kết quả PROFIBUS PA từ, trong số những thứ khác, việc sử dụng kỹ thuật số thay vì giao tiếp tương tự với tất cả những hậu quả tích cực từ này, sự phù hợp để chứng minh đặc biệt dễ dàng loại an toàn nội tại của chống (FISCO Model), và các thuộc tính của PA cấu hình 3.02 thiết bị định hướng cho quá trình công nghiệp. Sự kết hợp Fieldbus “PROFIBUS DP với kết nối phân khúc PA” hiện đang được sử dụng trong nhiều cài đặt trên toàn thế giới, nơi nó được chứng minh bản thân hơn, hơn nữa là một hiệu suất cao và giải pháp ổn định.

Các đặc điểm kỹ thuật proxy bây giờ cho phép tích hợp các sự cài đặt hiện nay (ví dụ PROFIBUS DP / PA, HART) cũng như các hệ tương lai trong môi trường PROFINET. Với việc sử dụng các proxy, nó trở nên có thể kết hợp sức mạnh của hai công nghệ đã được chứng minh trong nhiều năm trong thực tế (PROFIBUS PA và PROFINET) và do đó cũng có để đảm bảo vệ đầu tư cho các công nghệ lập khác trong dài hạn.

PROFINET cung cấp một nền tảng mở, giải pháp dựa trên Fast Ethernet. Này được thiết kế tương hợp với công nghệ hiện nay và trong thời gian dài. Kết quả sẽ là một PA Device Profile 4.0 có thể được sử dụng thống nhất với hệ thống PROFIBUS và PROFINET. Ví dụ về các lợi ích người sử dụng kết quả bao gồm các quá trình dễ dàng hơn đáng kể và thống nhất cho kỹ thuật, lắp đặt, vận hành, và thay thế các thiết bị. Đối với cấu hình nhà cung cấp trung lập của thiết bị hiện trường trong các hệ thống điều khiển, các thiết bị với cấu PA cung cấp một giao diện tiêu chuẩn trong các hình thức của các “kênh trung lập”, đại diện các chức năng kết hợp của các thiết bị và cung cấp những trong các hình thức của một hồ sơ mở rộng GSD cho việc tích hợp thiết bị. Việc truyền tải một lượng dữ liệu lớn có thể được thực hiện bởi Ethernet công nghiệp mở rộng trước đây trao đổi dữ liệu vào một cuộc trao đổi thông tin. Kết quả là, không chỉ dữ liệu và từ khóa mà còn thông tin có ý nghĩa từ toàn bộ nhà máy được làm sẵn có cho các chủ sở hữu.

PI cũng có đóng góp vào lĩnh vực hoạt động về an ninh _ một vấn đề quan trọng mà nhiều người dùng tiềm năng đang giữ trên một mắt. Những nỗ lực cho thấy rằng với sự giúp đỡ của công nghệ hiện nay, khái niệm tương lai như Industrie 4.0 và Big Data có thể đã được thực hiện ngày nay.