Como estabelecer acesso de controle a sistemas de chão de fábrica utilizando gateways

sistemas de chão de fábrica

Uma fábrica inteligente integra dados de ativos físicos, operacionais e humanos de todo o sistema para impulsionar a manutenção, fabricação, digitalização de operações, rastreamento de estoque e muito mais com uma visão em tempo real das operações de produção e de todas as unidades auxiliares na planta.

Mover mais do chão de fábrica para PACs (controlador de automação programável ou, do inglês, Programmable automation controller) e gateways inteligentes pode simplificar consideravelmente a instalação de novo hardware. Os benefícios aprimorados do uso de IA/ML incluem um novo modelo de manutenção preditiva para ativos de chão de fábrica e monitoramento em tempo real da integridade de ativos/linhas de produção. O chão de fábrica é fornecido com IoT/Sensores para analisar, monitorar e registrar dados da máquina e do operador.

No chão de fábrica, o controle de acesso é composto por vários componentes instalados profissionalmente e controlados eletronicamente (CLPs, PACs, leitores de porta, detectores de movimento e assim por diante). Temperatura, umidade, níveis de iluminação e volume de ruído podem ser coletados juntamente com os dados da máquina para correlacionar os impactos no desempenho do processo. A biometria e o desempenho do operador podem ser registrados para melhorar a segurança do operador e oferecer um ambiente de trabalho adaptado às necessidades do operador.

Ideias de comunicação de chão de fábrica

Alguns PLCs e sensores presentes no chão de fábrica utilizam protocolos padrão como TCP/IP, Modbus, CAN ou outros, existem protocolos de streaming como OPC, MQTT, REST e outros. Os controladores de automação no chão de fábrica oferecem comunicação máquina a máquina (M2M) que permite a execução eficaz do processo no nível da máquina. Os dispositivos interagem diretamente uns com os outros usando um canal de comunicação com ou sem fio e protocolos dedicados. Machine to Enterprise (M2E) permite a execução eficaz de processos no nível de gerenciamento ou corporativo. Nesse cenário, o software de aplicação do fornecedor acessa os dados do chão de fábrica armazenados no banco de dados sem incluí-los nos processos complexos do chão de fábrica.

O gateway de rede de borda

O Gateway deve ser capaz de se comunicar nos lados TO (Tecnologia Operacional) e TI (Tecnologia da Informação). A coleta de dados exigiria a compreensão dos idiomas de vários PLCs, não apenas de diferentes fabricantes, mas também de diferentes produtos legados. Os gateways podem funcionar como um dispositivo de borda, coletando dados, armazenando-os em buffer e até preparando-os antes de enviá-los para um software de análise de nível superior. O edge gateway permite que dispositivos industriais remotos se comuniquem sem fio com a infraestrutura inteligente de próxima geração. Muitos dos sensores usados ​​no chão de fábrica são sem fio, conectando-se por meio de protocolos como Bluetooth, Wifi, Zigbee ou Thread. Isso permite que eles sejam implantados em locais onde os cabos são difíceis de alcançar.

Conforme ilustrado na Figura 1, um edge gateway consiste em portas seriais (RS 232, RS 485 e Ethernet). As portas Ethernet duplas permitem a dedicação de uma porta para demandas de rede de controle industrial em tempo real, enquanto a outra é reservada para conexões de rede externas e funcionalidade IIoT. Portas Ethernet distintamente separadas oferecem segurança adicional, pois não existe um caminho de rede direto para a próxima máquina.

Os gateways podem se comunicar com uma variedade de dispositivos existentes e oferecer suporte a protocolos IIoT emergentes, como CoAP, MQTT e OPC UA. O MQTT é um dos vários recursos habilitados para internet que melhoram a comunicação e a coleta de dados. Aplicações personalizadas de servidor/cliente permitem a integração de dispositivos inteligentes (gadgets Android/Apple) para monitoramento e controle da máquina, movendo a tela sensível ao toque para fora do painel e para as mãos do operador.

Edge Network Gateway
Figura 1: Gateway de rede de borda

Caso de uso: Monitoramento de ativos inteligentes

Conforme ilustrado na figura abaixo, o monitoramento de ativos inteligentes habilitados para IoT com IIoT Gateway e IoT Connect Platform (plataforma IoT pronta para empresas) combina todos os processos, ativos, fluxos de trabalho e análises em uma única solução para ter um rastreamento, monitoramento, e sistema de análise para setores intensivos em ativos. O sistema, juntamente com conectividade segura e contínua, oferece um conjunto poderoso de recursos para coletar, analisar e fornecer visualização de dados, e acionável em tempo real.

O IIoT Gateway conecta dispositivos no sistema de chão de fábrica e permite a comunicação entre dispositivos e o desenvolvimento de sistemas ciber-físicos. Ele também tem a capacidade de conectar vários sensores, pode coletar dados em alta velocidade e construir um modelo de informações na fonte de dados que contém o lote, os números de série e os dados de produção correspondentes, em cada etapa. Esse modelo de informações pode ser enviado para aplicações de armazenamento de dados ou de plataforma corporativa, no local ou na nuvem.

Com dados de produção precisos, as aplicações de plataforma corporativa podem agora permitir que engenheiros de processo e cientistas de dados façam RCA (Análises de Causa Raiz) e evitem problemas de qualidade semelhantes no futuro.

IIOT Gateway
Figura 2: Diagrama de blocos do sistema de monitoramento usando o gateway IIoT

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* Texto originalmente publicado em: link

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