40 / 116
של המכונה, זמני המיתוג ונתונים רבים נוספים
אמורים לספק מבט מקיף ככל האפשר של
מצב המכונה. התייחסות לשרשרת התהליכים
הכוללת הכרחית לזיהוי מוקדם של סטטוסים
קריטיים וסטיות משמעותיות מהמצב הרגיל
ולמניעת השבתות. עם זאת, גישה זו מצריכה
שימוש בכמות עצומה של נתונים שתועדו בעבר
באופן שגרתי - לא רק נתוני סטטוס של רכיבים
אלקטרוניים מורכבים, כגון בקרים והינעים,
אלא מידע שנאסף מחיישנים, התקני מיתוג,
לחצנים או פריטי ציוד נוספים ברצפת התפעול.
רמת שקיפות זו במכונה, שמגיעה עד חיישן
.
Industry
4.0
הבודד, עומדת גם בקריטריוני
מכונות העתיד יורכבו ממוצרים 'חכמים'
שמשדרים נתונים רלוונטיים, מקבלים
החלטות ברמה המקומית, יוצרים קשר עם
מכללים נוספים במכונה ובסופו של דבר
. בזכות
IoT
מחוברים לאינטרנט של הדברים
חילופי מידע בצורה שקופה ככל האפשר בין
אתרי ייצור עולמיים מצד אחד, ובין ישויות
מסחריות ושרשראות הספקה מצד שני, מפעילי
מכונות יוכלו לגבש את כל הנהלים המסחריים
שלהם ביתר יעילות ולהפעיל את המכונה תוך
חיסכון מרבי במשאבים. דבר זה יעניק יתרון
ברור בסביבה התחרותית העולמית.
עם זאת, אסור שהצורך במערך קישור מתקדם
של המכונה עם מספר רב של רכיבים חכמים
תומכי תקשורת יגרום להארכת לוחות הזמנים
של הפרויקט. נהפוך הוא: בעולם של תהליכי
הגלובליזציה, אילוצי הזמן והתקציב מתגברים
אפילו בשלב תכנון הפרויקט. יש הכרח לתכנן
מכונות, להתקין אותן ולהעבירן לשלב תפעולי
בלוחות זמנים הולכים ומתקצרים.
המצב הנוכחי: חיווט יקר
ועומק נתונים בלתי מספיק
במכונות של ימינו, האוטומציה מיושמת
)
PLC
לעתים קרובות לא רק בבקר מתוכנת (
אחד, אלא בבקרים רבים. התקנים אלה
מחוברים למתנעי מנועים, ווסתי מהירות,
מתנעים 'רכים', לחצנים ומערכות בקרה
חדשניות המותקנות בשטח בארונות מיתוג.
כל הרכיבים המוזכרים מעלה מותקנים
או
fieldbus
בדרך כלל באמצעות מערכות
חיווט בקרה מורכב מנקודה-לנקודה, ושניהם
מועדים לתקלות במהלך ההתקנה וגם בעת
המסירה ללקוח ובשלב התפעול. תכנון ויישום
טכנולוגיה מסוג זה עדיין מצריך הוצאות
גבוהות יחסית בתוך לוח המיתוג ומחוץ לה.
שקיפות הנתונים מגיעה עד להתקן
הפשוט ביותר
בדרך כלל, רק ציוד מורכב יותר כולל מערך
Components
מוסף מיוחד
אלקטרוני עצמי שמאפשר לתעד נתונים ולעתים
אפילו לעבד אותם מראש. וסתי מהירות והינעי
סרוו, למשל, מספקים מגוון נתונים, המסוגלים
ולעתים
fieldbus
לתקשר באמצעות כל מערכות
קרובות כוללים יחידת זיכרון חיצונית ויכולת
עיבוד נתונים. הם עונים לכל הדרישות של
שקיפות נתונים גבוהה של מכונה וכוללים את
כל הדרוש כדי להגיב כ'רכיבים חכמים' במערך
. המצב שונה לגבי
Industry
4.0
המבוסס על
מספר רב של רכיבים שחוברו בעבר באמצעות
חיווט בקרה מהסוג המקובל אל יחידות קלט/
פלט של מערכת הבקרה הנוכחית. גם במקרה
זה רצוי להגדיל את כמות הנתונים המתקבלים,
אך לרוב אין הדבר אפשרי עקב עלויות גבוהות
או שניתן להשיג זאת רק בהשקעת מאמץ רב.
לדוגמה, אם מפעיל מעוניין לעבד מידע ייחודי
באשר לסיבת ההתנתקות של מתנע ידני או
מפסק אוטומטי (עומס יתר או קצר), יש להתקין
מתגי עזר והתקני קלט דיגיטליים עבור מערכת
הבקרה ולחווט אותם לכל אחד מסוגי הנתונים.
הגדלת היקף המידע מצריכה ציוד נוסף
כדי להגדיל את הזמינות ולהקטין את הוצאות
התפעול, יש לצייד את המכונות באמצעים
שיאפשרו ניטור תהליכים מקיף ויכולות
ניתוח. לשם כך דרוש ציוד נוסף שמסוגל לתעד
את הנתונים הדרושים או ליצור ולהעביר
אותם ליעדם. הדבר מצריך שדרוג משמעותי
של התשתית, כולל הוספת רכבים וחיבורם
למערכת הבקרה. כתוצאה מכך, תהליך התכנון
הופך מורכב יותר, התכן הכולל של המכונה
מסתבך, והפוטנציאל לתקלות גדל. שדרוגים
כאלה גם מגדילים את הצורך ביחידות קלט/
פלט למערכת הבקרה - אך ייתכן שאין די מקום
עבורם בארון המיתוג. בהיעדר גרסה חכמה
התומכת בתקשורת עם התקנים 'פשוטים',
מפעילי המכונה יאלצו לקבל החלטה לחדש את
כל מערכת האוטומציה או להשלים עם מצב של
חוסר אפשרות לבצע ניתוח מקיף של כל חלקי
המכונה, על אף המחיר הגבוה הכרוך בכך.
מערכת חיווט ותקשורת חכמה
טכנולוגיה המציעה פתרון לסוגיות שתוארו
לעיל, חייבת לענות על מספר קריטריונים:
יכולת מקומית לביצוע תיעוד וקדם-עיבוד
של מידע
יכולת לתקשר כדי להעביר את המידע האמור
מידות מינימליות כדי לאפשר שילוב
בהתקנים קומפקטיים, כגון לחצנים ומתגי עזר
ישימות אוניברסלית בזכות אינטגרציה
תעשייתיות קיימות
fieldbus
במערכות
מחיר סביר כדי להצדיק את השימוש בה
אפילו בציוד המיתוג הפשוט ביותר.
התקנים חכמים אינם דורשים חיווט מנקודה-
לנקודה וגם אינם זקוקים לחיבור למערכת
יקרים.
fieldbus
בקרה באמצעות מערכי
מערכת החיווט החכמה מאפשרת אינטגרציה
ישירה של התקנים המקושרים עם מערכת
הבקרה המרכזית או בסביבת התקשורת
הקיימת של המכונה. לחצנים שנמצאים
) ומתנעי
contactors
בשימוש תכוף וכן מגענים (
מנועים ידניים או מפסקים אוטומטיים הם
הרכיבים הלוקחים חלק במערך זה. ואולם,
טכנולוגיה זו אינה מוגבלת לחיבור של רכיבים
דיגיטליים פשוטים: ניתן אפילו לחבר בקלות
התקנים שמספקים נתוני תהליכים דיגיטליים
ואנלוגיים, כגון מתנעי מנועים ידניים עם
התקני מדידה אלקטרוניים, מתנעים 'רכים' או
ווסתי מהירות. ניתן לשדר בקלות את הנתונים
המתועדים על ידי כל ההתקנים הללו למערכת
בקרה שנמצאת במדרג גבוה יותר. נוסף על כך,
מערכת חיווט ותקשורת חכמה יכולה במקביל
לספק חשמל לציוד ולבטל את הצורך באספקת
וולט. ניטור רציף של
24
חשמל נוספת של
חיבור התקשורת גם מספק מידע באשר
למוכנות הפעולה של רכיבים, מידע שכיום אינו
זמין כלל להתקני מיתוג רבים.
היתרונות של מערכת חיווט חכמה מסוג זה
נראים לעין גם מחוץ לארון המיתוג, ובמיוחד:
התקנים עם סינוף
99
ניתן לשלב בקלות עד
מטר. המערכת מאפשרת
600
באורך מרבי של
לחווט במהירות אפילו מכונות גדולות
הכוללות מאות חיישנים. היתרון ברור:
במקום לפרוס קווי בקרה מארונות בקרה
מרכזיים או מבוזרים עד לחיישן המסוים,
החיישן מחובר בעצמו באופן ישיר למערכת
התקשורת באתר. אם יש צורך בשדרוגים
בהמשך, ניתן לשלב מודול חדש בקו התקשורת
ולהתקין חיישן חדש. רכיבים חכמים - כגון
מתנעי מנועים או מפסקים אוטומטיים עם
יחידות ניתוק אוטומטיות, מתנעים 'רכים',
ווסתי מהירות בעלי רמת הגנה גבוהה או
מארז קומפקטי מתאים - מתחברים ישירות
למערכת החיווט החכמה. עם זאת, בשני
המקרים, יש להציב את ההתקנים בשטח
בנקודה המסוימת שבה הם מהווים מכלול
פונקציונלי יחד עם המנוע. ניתן לבטל כמעט
יקרים
fieldbus
לחלוטין את השימוש ברכיבי
בעלי רמת הגנה גבוהה ולהקטין משמעותית
את החיווט הצולב הקונבנציונלי או אפילו
להחליפו לחלוטין.
ערך מוסף במהלך מחזור החיים כולו
שימוש בטכנולוגיה זו מספק ערך מוסף
מוחשי לאורך כל מחזור החיים של המכונה.
בשלב התכנון ההנדסי, קל ומועיל יותר
New-Tech Magazine l 40