Umstellen Ihres industriellen Steuerungssystems auf Wireless

Viele Industrie- und Fertigungsunternehmen haben damit begonnen, drahtlose Netzwerke für Sensordaten und Steuerungssysteme zu integrieren, um interne Prozesse zu verbessern. Von Kraftwerken über Ölraffinerien bis hin zu Produktionsanlagen aller Art ermöglichen industrielle Steuerungssysteme (ICS) mehr Anlagen, mit einer höheren Effizienz zu arbeiten.

Es gibt mehrere verschiedene Arten von drahtlosen Technologien, die nachgerüstet werden können, um in die Anlagenmechanismen integriert zu werden, einschließlich drahtloser lokaler Netzwerk(WLAN)-Technologien und Technologien vom Sensor- und Steuerungstyp. Die Anbindung von Sensoren und Steuerungen innerhalb einer Anlage an das Internet der Dinge wird als Industrial IoT oder IIoT bezeichnet.

In diesem Artikel werden wir das IIoT überprüfen, die Herausforderungen diskutieren, denen sich Unternehmen bei der Integration eines drahtlosen industriellen Steuerungssystems gegenübersehen können, und die Vorteile des industriellen IoT betrachten. Werfen wir einen Blick darauf.

Was ist industrielles IoT (IIoT)?

Das Internet der Dinge lässt sich grob in drei Kategorien einteilen:Verbraucher, M2M und Industrie.

IoT für Verbraucher verkörpert Dinge, Sensoren, Geräte, Telefone, HLK-Systeme und andere drahtlos verbundene „Dinge“ im Leben der Verbraucher. Consumer-IoT-Geräte sind normalerweise in Haushalten zu finden. Denken Sie an mit dem Internet verbundene Alarmsysteme oder den intelligenten Thermostat von Nest. Dies ist ein gesättigter Marktbereich, und „Big Player“ in diesem Bereich engagieren sich für Verbraucher-IoT-Geräte.

Maschine-zu-Maschine (M2M) IoT bezieht sich im Allgemeinen auf mit dem Mobilfunk verbundene Geräte, wird aber auch oft als breiterer Begriff verwendet, der industrielle Anwendungen umfasst.

Industrielles IoT ist einer der ältesten Märkte für drahtlose Technologie. Anlagen mit Operational Technology (OT)-Stacks verfügen jedoch oft über „Air Gap“-Netzwerke, was bedeutet, dass sie nicht mit dem Internet verbunden sind. Dies liegt vor allem daran, dass viele OT-Systeme ursprünglich vor der Existenz des Internets erstellt wurden und somit in der „Steinzeit“ geblieben sind. Auch die Sicherheit spielt eine Rolle, da es schwierig ist, ein System zu hacken, auf das nur durch physischen Zugriff zugegriffen werden kann.

In einer Ölraffinerie könnte ein industrielles IoT-System so einfach sein wie ein automatischer Tanklesesensor. Dies verhindert ein Überlaufen der Tanks und senkt die Kosten für die Bezahlung des Personals für das manuelle Ablesen der Tankfüllstände (auf die wir später noch eingehen werden).

Einige Unternehmen haben damit begonnen, diese Prozesse zu überdenken und mit einem geschlossenen industriellen Kontrollsystem zu verbinden. Der Versuch, die Automatisierung in industrielle Prozesse zu integrieren, ist der wichtigste Wert für das industrielle IoT .

Vorteile und Herausforderungen bei der Integration des industriellen IoT in Ihr Steuerungssystem

Es mag einige überraschen, aber einige Unternehmen haben ein größeres Problem mit ihren Systemen und Prozessen als mit der Auswahl und Implementierung der ICS-Technologie. Wieso den? Weil es viele Technologien gibt, die in Anlagen implementiert werden können, um sie „intelligenter“ zu machen, aber es ist nicht immer einfach, diese Technologie in die Hardware zu implementieren.

Die Entscheidung, welche Art von Technologie integriert werden soll, wenn ihr industrielles Steuerungssystem auf Wireless umgestellt wird, ist eine wichtige Entscheidung. Die beiden Hauptoptionen wären ein WLAN (WiFi-Technologie) oder eine spezieller gebaute sensorfokussierte drahtlose Technologie. Beide bieten einige einzigartige Vor- und Nachteile.

WLAN-Technologie

Der Vorteil von Wi-Fi/WLAN ist, dass es so standardisiert ist, dass alles ziemlich interoperabel ist. Die meisten computergestützten Steuerungssysteme sind bereits für Wi-Fi-Netzwerkverbindungen nachgerüstet (oder leicht nachgerüstet). Wenn Sie ein Wi-Fi-Netzwerk in einer Anlage bereitstellen und ein Computersystem kaufen, um Ihr industrielles Steuerungssystem zu verwalten, haben Sie möglicherweise ein IT-Problem (während Sie herausfinden, wie Ihr Computer und Ihre Maschinen miteinander kommunizieren werden). Aber Sie werden keine große Integrationsherausforderung mit der Technologie haben, da das Problem der Wi-Fi-Interoperabilität und -Standardisierung bereits behandelt wurde.

Es gibt jedoch einige Nachteile von Wi-Fi. Wenn Sie ein Datenpaket haben, das eine große Entfernung zurücklegen muss, kann die begrenzte WLAN-Reichweite ein Deal Breaker sein.

Sensororientierte Drahtlostechnologie

Sensor- und Controller-fokussierte Funktechnologien für Industrieanlagen gibt es zwar weit weniger als WLAN-Technologien, aber dennoch viele Möglichkeiten. Die Technologie auf Sensorebene kann aufgrund der Systemintegration eine Herausforderung darstellen, d. h. wie werden Sensoren mit dem Funkgerät (MODBUS usw.) verbunden und wie wird der Datenstrom erfasst und zurück in vorhandene Datenmanagement-Softwaresysteme geleitet.

Die eigentliche Herausforderung besteht in der Systemintegration, bei der Sensoren, Funkgeräte, Controller und Software als Teil eines zusammenhängenden Systems zusammenarbeiten. Angesichts der Vielzahl konkurrierender Protokolle und Technologien wird es in den nächsten 10 Jahren wahrscheinlich keine weit verbreitete Standardisierung auf dieser Ebene geben.

Ein Wort der Vorsicht

Basierend auf den obigen Informationen sollte klar sein, dass Investitionen in das IoT für industrielle Anforderungen eine geschäftsorientierte Entscheidung sein sollten. Eine Organisation sollte sich ausschließlich auf den Aufbau eines Systems konzentrieren, das ihnen hilft, ein bestimmtes Geschäftsergebnis zu erzielen, wie Kosten zu senken, bestimmte Effizienzen zu verbessern usw.

Wir haben darüber gesprochen, dass IIoT nicht nur aufgrund der Technologie eine Herausforderung darstellt, sondern noch mehr aufgrund der Infrastruktur und der Prozesse. Davon abgesehen würden wir niemandem raten, frühzeitig große Investitionen in die Infrastruktur zu tätigen. Wieso den? Denn Standards und Technologie ändern sich ständig.

Wir empfehlen Unternehmen, sich als ersten Schritt End-to-End-Systeme (oder meistens End-to-End-Systeme) anzusehen, die einfacher zu integrieren sind und einen echten ROI mit sich bringen. Auf diese Weise lernen sie viel über die umfassenderen Anforderungen des Unternehmens, ohne als reine Infrastrukturinvestition in die falsche Technologie zu investieren.

Dies ist verständlicherweise für einige Unternehmen, die schnell handeln möchten, schwierig. Sie denken vielleicht, dass dies ein zu stark abgestufter Ansatz ist, und möchten einen aggressiveren Plan zur Schaffung eines großen Systems im gesamten Unternehmen. Denken Sie daran, dass jedes Unternehmen (irgendwann) aufgrund des ständigen Wandels und Wachstums in der Branche in die falsche proprietäre Technologie investieren wird.

Um solche kostspieligen Fehler zu vermeiden, investieren Sie zuerst in Lösungen und Ergebnisse. Diese werden Ihnen helfen, strategische Entscheidungen über die Infrastruktur für die Zukunft zu treffen.

4 Dinge, die Ihnen ein drahtloses industrielles Steuerungssystem hilft

Wie bereits erwähnt, ist der wichtigste Wertpunkt für das industrielle IoT die Fähigkeit, die Automatisierung industrieller Prozesse voranzutreiben. Da die Verbesserung der Effizienz und die Senkung der Kosten den Erfolg und die Rentabilität eines Unternehmens bestimmen können, optimieren und untersuchen Unternehmen diese Aspekte ständig. Zu diesem Zweck ist es wichtig zu verstehen, wie diese wichtigen Ergebnisse erreicht werden. Hier sind einige Vorteile der Integration von IIoT in eine Organisation:

1. Vermeiden Sie übermäßige „Manpower“.

Erinnern Sie sich an die Ölraffinerie, auf die wir vorhin verwiesen haben? Kehren wir zu diesem Beispiel zurück. Dieses Ölvorratsfeld und die Raffinerie befinden sich im ländlichen Texas, und es erfordert, dass jemand herausfährt, um stündlich jeden Tag den Ölstand zu überprüfen, um zu überwachen, wann die Tanks geleert werden müssen. Dies ist ein wichtiger Job, aber die Verwaltung kostet die Raffinerie einiges (z. B. für das Benzin für das Fahrzeug, das Gehalt des Einzelnen usw.). Daher beschließt das Management, ein drahtloses industrielles Steuerungssystem hinzuzufügen, das die Füllstände stündlich drahtlos ausliest. Jetzt haben sie ein effizienteres System, das Personal spart, was wiederum ihr Endergebnis verbessert.

2. Sparen Sie Schrott.

Asset-Steuerung und -Management können manchmal eher ein analytisches oder geschäftliches Problem sein, aber es ist ein Problem, das oft durch intelligente industrielle Steuerungssysteme gelöst werden kann. Je weniger Zeit Menschen damit verbringen, nicht benötigte Teile zu suchen und zu kaufen, desto besser. Nehmen wir an, bei Link Labs verschwenden wir jeden Monat eine Menge Geld damit, neue Schraubendreher zu kaufen, weil wir nicht den Überblick über die haben, die wir haben (schuldig!). Natürlich gibt es für alle einen Break-Even-Punkt, an dem sich die Verfolgung von Schraubendrehern über ein drahtloses Steuerungssystem nicht lohnt, sie ständig auszutauschen. Für ein kleineres Unternehmen wie Link Labs würden wir nicht daran denken, ein solches System zur Verfolgung von Schraubendrehern zu verwenden, aber für einige größere Industrieanlagen ist eine intelligente „Schrottsparlösung“ finanziell vertretbar.

3. Reduzieren Sie die Betriebskosten.

Viele Organisationen verschwenden Geld, weil sie Energie verschwenden. Egal, ob das Licht angelassen wird oder Maschinen laufen, wenn sie nicht benötigt werden, unnötiger Stromverbrauch treibt die Kosten für Großbetriebe in die Höhe. Glücklicherweise ist die Technologie auf Sensorebene perfekt für diese Art von Szenarien. Nehmen wir zum Beispiel eine Baufirma. Wenn das obere Management erkennt, dass alle seine schweren, von Menschen bedienten Maschinen bei Nichtgebrauch eingeschaltet bleiben, könnten sie eine sensorgesteuerte Lösung implementieren, die es nicht zulässt, dass die Maschine eingeschaltet wird, es sei denn, jemand sitzt auf dem Sitz.

Die Kosten für Kraftstoff und Wartung für im Leerlauf befindliche Maschinen können insbesondere in großen Unternehmen sehr schnell in die Höhe schießen. Wenn die Integration von IIoT Ihnen helfen kann, Ihre Prozesse in einem großen Unternehmen zu verbessern, können Sie dadurch Einsparungen erzielen.

4. Optimieren Sie Ihre „volloptimierten“ Prozesse weiter.

IIoT kann Ihnen helfen, den letzten Cent aus Prozessen herauszuholen, die im Laufe der Jahrzehnte am stärksten optimiert wurden. Es mag mit bloßem Auge erscheinen, dass ein Prozess nicht mehr optimiert werden kann, als er bereits ist, aber typischerweise sind noch Effizienzen zu finden. Erst die Erfassung und Steuerung auf Maschinenebene zeigt, was Sie verbessern können, denn der Mensch kann Prozesse nur bedingt (und bedingt) optimieren. Sobald Sie beginnen, im Millisekundenbereich Zeit zu sparen – was durch sensorische industrielle Steuerungssysteme durchaus möglich ist – können Sie aus einem groß angelegten Optimierungsprozess „den letzten Tropfen herauspressen“.

Wichtige Erkenntnisse

Wenn Sie nur zwei Dinge aus diesem Artikel haben, lassen Sie es diese sein:

1. Trotz allem, was Sie woanders lesen, WLAN-Netzwerke sind nicht die einzige Option für drahtlose industrielle Steuerungssysteme. Es gibt andere Technologien, die sehr gut für drahtlose Sensornetzwerke und drahtlose Controller geeignet sind (die eine bessere Reichweite und Leistung haben als WLAN-Technologien).
2. Wenn Sie sich entscheiden, mit einer bestimmten drahtlosen Lösung voranzukommen, stellen Sie sicher, dass Sie einen Partner haben, der die Komplexitäten auf Systemebene versteht. Das Letzte, was Sie wollen, ist, einen übermäßig komplexen (und unzureichenden) Modbus zu kaufen und dann ohne Hilfe zu bleiben, wenn das System nicht wie geplant funktioniert.