YHTEISTYÖARTIKKELI: Teollisuuteen ovat tulleet teollisuuden esineiden internet (IoT) lisäksi entistä korkeamman tason automaatioratkaisut. Myös pilvilaskenta on tullut mukaan, mutta pelkkä pilvilaskennan käyttö ei riitä teollisuuden tiedonhallintaan ja tietojen säilyttämiseen.  Mukaan tarvitaan reunalaskentaa (Edge Computing), jossa tietoja käsittelevät myös tuotantoa lähimpänä olevat yksiköt. Tässä on TME:n artikkeli edustamistaan verkkotuotteista.

Transfer Multisort Elektronik sp. z o.o – TME  on toteuttanut tämän advertoriaali-artikkelin yhteistyössä Uusiteknologia.fi:n mediamyynnin kanssa.

Uudenlaisessa Teollisuus 4.0:ssa voidaan hyödyntää reunalaskentaa yhdessä pilvilaskennan kanssa – tietoja käsitellään ensin paikallisesti ja sen jälkeen ne siirretään pilveen.  Reunalaskentaa käyttämällä voi minimoida teollisen verkkokapasiteetin käyttöä ja lyhentää reaktioaikaa, koska sillä tavalla mahdollistetaan tietojen säilyttämisen ja tiedonhallinnan lähellä sitä paikkaa, jossa niitä tarvitaan. Samalla se mahdollistaa erillisten paikallisten reunapalvelimien käytön useammissa sovelluksissa.

Tyypillisiä reunalaitteita, joita käytetään melko yleisesti ovat esimerkiksi valaistuksen, lämmityksen ja muiden komponenttien ohjausanturiyksiköt. Niiden avulla voidaan anturit sijoittaa mahdollisimman lähelle laskentatehoa ja samalla säästää pilveen kaukaakin lähetettävissä ja tallennettavissa tietojen määrissä. Antureista suoraan pilveen siirrossa voi silti syntyä ongelmia. Niitä voivat olla esimerkiksi viivästykset verkossa, järjestelmien heikko integraatio, tiedonhallinnan korkeat kustannukset sekä tietoturvaan kohdistuvat puutteet. Siksi parasta on paikallinen toiminta ja että reunalaskennan käyttö.

Pienempi riski ja suurempi tehokkuus

Reunalaskenta voi pienentää laitteiden kytkemiseen ja tietojen luovuttamiseen liittyvää riskiä, parantaa toiminnan joustavuutta ja tehokkuutta järjestössä, vähentää käsiteltävien merkityksettömien tietojen määrää sekä varmistaa erittäin alhaisen ja odotuksenmukaisen viivästysten tason. Tuotantoympäristössä, jossa reunalaskennan voi integroida toiminnanohjausjärjestelmään (ERP:hen) ja varmistaa tietojen käsittelemisen reaaliajassa, yhtiö voi nopeuttaa automatisointiprosessia huomattavasti, paikallistasolla toimien.

Uusi lähestyminen perustuu mahdollisuuteen käsitellä tietoja paikallisesti varmojen, luotettavien, konfiguroitavien ja helppokäyttöisten ratkaisujen avulla, joiden käyttöönotto on ollut toistaiseksi tosi suuri haaste vaikeissa teollisuusolosuhteissa.  Samalla se on myös yleiseen automatisointiin vaikuttava tekijä. Niihin kuuluvat esimerkiksi eri tyyppiset teollisuusohjaimet ja viestintäjärjestelmät, jotka voivat helpottaa Teollisuus 4.0-verkon asennusta, soveltamista ja käyttöä.

Teollisuus 4.0 vaatii työkaluja, jotka helpottavat automatisointia, että auttavat käsittelemään ja siirtämään tietoja laajasti ja tehokkaasti. Se auttaa tehostamaan ja parantaa tuotantoprosesseja sekä varmistaa lopputuotteiden tekemisen täsmällisten asiakkaiden ohjeiden mukaisesti.  Tämän idean toteutuksessa tarvitaan runsaasti erikoisia liitäntöjä ja laitteita. Niihin kuuluvat erilaisten väylien kanssa yhteensopivat verkkokortit, teollisuusmoduulit, yhdistyskaapelit sekä uudenaikaiset, tehokkaiden ja kevyiden paneelitietokoneiden muotoiset liitännät. Nykyään juuri muuntimet ja teollisuusmoduulit ovat välttämättömiä askeleita kohti Teollisuus 4.0:aa.

Yksi tarjolla olevista uusista ovat Brainboxes-yhtiön teolliset reunaohjaimet, jotka mahdollistavat kaksisuuntaisen tiedonsiirron. Tämän tyyppinen tiedonsiirto vaatii verkkokortteja, jotka ovat yhteensopivia eri väylien kanssa, jotka toimivat esimerkiksi Brainboxes PCI Express (PCIe) -väyäkortti IX100 kanssa (LINKKI, TME).

Brainboxes PCI Express (PCI) -kortin yhteensopivuus sellaisten käyttöjärjestelmien kanssa kuin Windows, Linux ja muut helpottaa integraatiota olemassa oleviin asetuksiin. IX-100:lla on lisäksi oikosulkusuojaus ja se eroaa muista pienellä koollaan: 120mm x 76mm x 18mm. Kyseinen plug and play-järjestelmässä toimiva kortti on varustettu alan tavanomaisella 9-nastaisella COM RS-232 sarjaportilla, yksittäisessä PCIe-naarasliittimessä.

Kytkennän lujuus ja helppous

Kehittyneen viestintäteknologian hyödyntämiseksi IIoT-ympäristössä täysin on tärkeä, että käytetään kestäviä sekä tulo-/lähtömuuntajia ja -moduuleja, joiden avulla voi helposti kytkeytyä eri tyyppisiin laitteisiin.

Kyseisten komponenttien esimerkki on Advantech-yhiön eristetty RS-232 – RS-422/RS-485 muuntaja ADAM-4520-EE (Kuva 1). (LINKKI, TME). Yksikkö on varustettu kestävällä, ABS-materiaalista valmistetulla kotelolla. Sen mitat ovat 70 x 122 x 30 mm ja sen tehonkulutus on 1,2 wattia / 24V DC.

Teollisuustietokoneita vaikeissa olosuhteissa käytettäessä kannattaa myös harkita tehokkaiden flash-muistien ostoa ja valita sopiva käyttöjärjestelmä. Esimerkiksi Ethernet-portilla varustettu HAIIC-MICA-BASIC -teollisuustietokone (LINKKI, TME), jossa on 32 Gt flash-muisti sekä lialta ja kosteudelta suojaava IP67-tiivistysluokka.

HARTINGin teollisuustietokone mukautuu vaativampiinkin olosuhteisiin. Se mitat ovat 132 mm x 86 mm x 35 mm. Siinä on yksi gigatavu RAM-muisti ja se voi ottaa virran joko Ethernet-verkon kautta tai erillisenä 12V DC/24V DC.  Laitteen ja ohjelmiston moduulirakenne helpottavat ja nopeuttavat integroitujen teollisuusprojektien toteuttamista.

Teollisuus 4.0-idean mukaan kaikkiin laitteisiin on voitava syöttää virtaa samasta lähteestä. Sen mahdollistaa Power over Ethernet-teknologia, jossa virran siirtoon käytetään samaa verkkokaapelia, jonka kautta siirretään myös tietoja laitteiden välillä.

PoE-kytkimen avulla voidaan pienentää huomattavasti sähköjärjestelmän kustannuksi

a ja kaapelointia.  Esimerkkinä PoE Ethernet -kytkimestä on tässä amerikkalaisen ANTAIRA Technologiesin LNP-0500G-24-moduuli (LINKKI, TME), jossa on moduulikotelossa viisi pääsyporttia sekä sisäänrakennettu jännitevahvistin.

ANTAIRA Technologiesin PoE-kytkin on tarkoitettu toimimaan epäsuotuisissa olosuhteissa, jotka vaativat korkeatehoista PoE-virtalähdettä. Niitä ovat esimerkiksi yksityiset- ja teiden valvontajärjestelmät, kaivosteollisuus, liikennevalvontajärjestelmät, energia- ja vesi-infrastruktuurin sekä jätevedenpuhdistamojen hallinta ja lisäksi – automatisoidut tuotantolinjat ”älykkäissä” tehtaissa.

Yhteenveto

Automatisoituun ympäristöön teollista esineiden internetiä käyttöönotettaessa pelkästään pilviteknologiaan pelkästään panostaminen saattaa osoittautua riittämättömäksi.

Varsinkin ympäristöissä, jossa tietoja siirretään vain paikallisesti ja halutaan saavuttaa mahdollisimman korkea tehokkuus pienillä kulurakenteilla.

Optimaalisin ratkaisu onkin pilven ja reunalaskennan mahdollisuuksien yhdistäminen.  Markkinoilla on jo tarjolla paljon helppokäyttöisiä ja kestäviä laitteita, jotka mahdollistavat molempien teknologioiden hyödyntämisen yhtä aikaa.  Varsinkin kun reunalaskenta on nykyään erittäin tärkeä Teollisuus 4.0:ssa käytettävä tekijä, riippumatta siitä, mistä teollisuuden sektorista tai miten vaativasta työympäristöstä puhutaan.

Transfer Multisort Elektronik sp. z o.o – TME  on toteuttanut tämän advertoriaali-artikkelin yhteistyössä Uusiteknologia.fi:n mediamyynnin kanssa.