cepc_intel_gem
בקרת תהליכי אירועים מורכבים עם תוכנת חומרה משובצת אינטל ותוכנת GEM INDUSTRY 4.0
הקדמה פלטפורמת GEM PRECARE מאפשרת ליצרנים לבצע בצורה חלקה את המעבר ל-Industry 4.0 פשוטו כמשמעו בן לילה, תוך שמירה על ההשקעות שלהם במכונות מדור קודם; לפיכך, היכולת לנצל את הפוטנציאל של גישה בזמן אמת לנתוני מכונה על מנת לשפר את היעילות, הפרודוקטיביות והאיכות. גישה בזמן אמת לנתוני מכונה יכולה להיות באמצעות כל שילוב של חיישנים, ממשקי יציאות טוריות ומקבילות, Ethernet ו חיישנים, לא משנה מהיכן מקור הנתונים, כלומר ישירות מהמכונה, או בעקיפין מ-PLC או מחנות נתונים ברשת. בקרת תהליכי אירועים מורכבים בקצה הענן או במכונה עצמה דורשת פלטפורמות חומרה עם כוח עיבוד נאות. GEM Precare תומך בעיבוד קצה באמצעות שימוש בסוכני תוכנה רבי עוצמה. סוכנים אלה מנצלים את מלוא היכולות של החומרה הבסיסית. במאמר הלבן הזה אנו מראים כיצד פלטפורמת GEM Precare Industry 4.0 IoT מנצלת את היתרונות של מעבד Intel® x86 ויכולות החומרה של Intel® Altera® Cyclone V SoC FPGA כדי ליישם ניטור ובקרה של תהליכים בקצה ביישום בקרת זרימה תעשייתית.GEM PRECARE סוכן בקרת מנוע מנועים המשמשים במכונות ובתהליכי ייצור נפוצים מאוד וליכולת לנטר אותם בזמן אמת יש חשיבות מכרעת, כמובן. GEM פיתחה פתרון שליטה וניטור מנועים מקצה לקצה בשיתוף עם Intel® ו-B&R Automation®, המנצל את היתרונות של סוכני GEM הרב-תכליתי והחזקים עבור CEP בקצה ופלטפורמת הענן GEM Precare לניטור ותחזוקה חזויה . תרשים התהליך המוצג להלן מתאר דוגמה ליישום בקרת זרימה. בקרת משאבה שולטת בקצב הזרימה בצינור, ושסתום בטיחות מונע לחץ יתר בתוך הצינור.
הפרמטרים הקריטיים שנשלטים בהגדרה זו עבור הצינור הם לחץ, קצב זרימה ונתיב זרימה. האחרון נשלט על ידי שסתום בטיחות. עבור המשאבה פרמטרים קריטיים אלו הם טמפרטורת המנוע של המשאבה, סל"ד, צריכת זרם, רטט ורעש אקוסטי. לחץ הצינור וקצב הזרימה מושפעים ישירות מהסל"ד של מנוע המשאבה. תרשים המערכת לניטור של פרמטרים אלה ולבקרת המנוע ושסתום הבטיחות מוצג להלן.
כרטיס תוסף PCIe עם Intel® Cyclone V SoC FPGA מבצע את בקרת המנוע והחישה בפועל של צריכת זרם המנוע, סל"ד וטמפרטורה. PLC X20CP מבית B&R Automation מנטר רטט ורעש אקוסטי. מחשב מבוסס Intel® Skylake x86 מריץ את GEM Agent ומספק את קישור התקשורת דרך Ethernet עם פלטפורמת GEM PRECARE הפועלת בענן. מחשב זה פועל בו-זמנית כשער ומתקשר דרך אתרנט עם B&R Automation® X20CP PLC. סוכן GEM פועל על מעבד ה-ARM המוטבע ב-Cyclone V FPGA, ואוסף את פרמטרי המנוע. סוכן GEM אחר פועל במצב לקוח OPC UA במחשב המבוסס על מעבד Intel® Skylake. סוכן זה אוסף את נתוני החיישן המגיעים מסוכן GEM ב-FPGA ומ-B&R Automation® X20CP PLC. PLC זה פועל במצב שרת OPC UA. מודל לקוח/שרת OPC UA מוסיף את היתרון שכל התקשורת בין הישויות השונות ברשת תואמת את תקני התעשייה הפתוחים. לוח הבקרה המוטורי של GEM PRECARE לוח המחוונים של GEM PRECARE מוצג להלן. לוח המחוונים משתמש בווידג'טים של מד כדי להציג את הלחץ והזרימה בצינור, כמו גם את טמפרטורת המנוע של המשאבה בזמן אמת. סל"ד מנוע המשאבה וצריכת זרם, כמו גם רטט מנוע המשאבה ורעש אקוסטי מוצגים בזמן אמת בווידג'טים גרפים. מצב שסתום הבטיחות מוצג על ידי יישומון "רמזור", אשר מדליק את האור המתאים כאשר השסתום פתוח או סגור.
כללי עיבוד האירועים המורכבים (CEP) המיושמים עבור בקרה של המנוע הם כדלקמן: אם טמפרטורת המנוע עולה על סף הטמפרטורה 1 והסל"ד של המנוע עולה על סף הסל"ד, אזי ה-GEM Agent יתחיל להפחית את הסל"ד; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת טמפרטורה גבוהה ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM כדי למנוע כשל קטסטרופלי, עד שהטמפרטורה ירדה שוב מתחת לסף טמפרטורה 1. אם טמפרטורת המנוע עולה על סף טמפרטורה 2 והסל"ד של המנוע עולה על סף הסל"ד. , אז סוכן GEM יפחית מיד את סל"ד המנוע לאפס ובו זמנית יפתח את שסתום הבטיחות כדי להוריד את הלחץ בצינור; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת טמפרטורה גבוהה קטסטרופלית ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM, עד שהטמפרטורה ירדה שוב מתחת לרמת סף טמפרטורה 1. אם סל"ד המנוע חורג מסף סל"ד ולחץ הצינור עולה על סף לחץ 1, אזי סוכן GEM יתחיל להפחית את הסל"ד; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת לחץ גבוה ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM כדי למנוע כשל קטסטרופלי, עד שהלחץ ירד שוב מתחת לסף הלחץ 1. אם סל"ד המנוע חורג מסף סל"ד ולחץ הצינור עולה על סף לחץ 2, אז סוכן GEM יפחית מיד את סל"ד המנוע לאפס; פלטפורמת GEM PRECARE תציג אזעקת לחץ גבוה קטסטרופלית ואת הפעולה שבוצעה על ידי סוכן GEM, עד שהלחץ ירד שוב מתחת לסף לחץ 1. האמור לעיל ממחיש את הכוח והיתרון של סוכן GEM על מנת לבצע קצה CEP עבור ניטור ובקרה קריטיים לזמן. זה מאפשר לסוכן GEM לנקוט פעולה מיידית ולעשות זאת באופן אוטונומי ולא בשליטה של GEM PRECARE. ניתן לחזור על אותו מופע בקרת מנוע פעמים רבות במפעל גדול עם מספר מנועים ושסתומי בטיחות, כמו למשל במזקקה. כל מופע מחובר דרך סוכני GEM לפלטפורמת GEM PRECARE. בעוד שסוכני GEM מבצעים בקרה ו-CEP בקצה, פלטפורמת GEM PRECARE מוזנת נתונים מכל מופעי בקרת המנוע במפעל, מה שמאפשר לה להציג לוח מחוונים לכל מופע, לחשב OEE, MTBF ו-MTBA עבור כל מופע וכן עבור המפעל כולו, ולנתח את האותות המנוטרים כדי ליצור מודלים תחזוקה חזויים. מסקנות סוכני GEM מסוגלים לנצל את מלוא היתרונות של החומרה שעליה הם פועלים לעיבוד אירועים מורכבים בקצה ולא בענן. זה כולל שימוש אופטימלי בכוח המחשוב הזמין במעבדי Intel® x86 ובמעגלים הספציפיים ליישום שתוכנתו לתוך Intel® Altera® Cyclone V FPGAs. יכולת כזו מפחיתה את זמן ההשהיה עבור יישומי ניטור ובקרה קריטיים לזמן, כגון עבור מערכת מורכבת של מנוע ושסתום כפי שמוצג כאן. יתר על כן, סוכני GEM תומכים במודל לקוח/שרת OPC UA עבור יכולת פעולה הדדית עם PLCs מודרניים. ולבסוף, GEM Precare מאפשר ניטור והדמיה מרחוק בזמן אמת באמצעות ענן הפרמטרים והאותות הקריטיים עם התראות על אזעקות ואירועים אחרים. צור קשר