Bezprzewodowe systemy sterowania i monitoringu oferują diagnostykę, która ułatwia procedury utrzymania ruchu, zwiększając możliwości monitorowania i zarządzania zasobami sprzętowymi zakładów przemysłowych i nie tylko.
Wraz ze wzrostem zastosowań modułów bezprzewodowych w zdalnym sterowaniu urządzeń przemysłowych zamontowanych w trudno dostępnych lokalizacjach, ich operatorzy z dużym zaciekawieniem obserwują, czy moduły te rzeczywiście funkcjonują tak niezawodnie, jak tego wymagają powierzone im aplikacje, czy zapewniają wiarygodne odczyty parametrów, czy faktycznie możliwe jest dzięki nim uzyskanie tych samych, a nawet lepszych warunków funkcjonowania systemów sterowania i monitoringu, jak w przypadku klasycznych, przewodowych rozwiązań sieciowych.
Wiele modułów bezprzewodowych wykorzystywanych jest w procesach przemysłowych do monitorowania parametrów i warunków pracy pojedynczych maszyn lub ich zespołów, szczególnie tych znacznie oddalonych od budynków centrali lub wręcz znajdujących się poza terenem zakładu oraz w tzw. strefach zamkniętych. Takie moduły częstokroć nie realizują funkcji sterujących, dlatego też nie są wyposażone w interfejsy komunikacji w obu kierunkach (z i do modułu). W takich przypadkach jedynym sposobem na weryfikację poprawności i dokładności działania modułów bezprzewodowych jest wysłanie do nich serwisanta, który bezpośrednio na miejscu wykona niezbędne pomiary, przy użyciu przenośnego narzędzia z modułem akwizycji danych. Jednakże takie rozwiązanie całkowicie wyklucza bieżące wykorzystanie zaawansowanych funkcji diagnostycznych, jakie oferują obecnie praktycznie wszystkie „inteligentne” moduły.
Współczesne moduły dla sieci automatyki przemysłowej pozwalają na komunikację bezprzewodową, umożliwiając sterowanie i zdalny monitoring obsługiwanych urządzeń przemysłowych, co przynosi użytkownikowi wymierne korzyści – zarówno związane bezpośrednio z użytkowaniem tych urządzeń, jak i finansowe. Dzięki nim przedsiębiorstwo staje się bezpieczniejsze i bardziej wydajne. Nie ma jednak róży bez kolców – dla sprawnej obsługi takich modułów niezbędne są inwestycje w dodatkową infrastrukturę sieciową, zapewniającą odpowiednią obsługę danych generowanych przez węzły bezprzewodowe.
Przykładowym rozwiązaniem w tym zakresie jest narzędzie Intelligent Device Manager, będące częścią pakietu AMS Suite firmy Emerson, zarządzające pracą modułów inteligentnych poprzez gateway z komunikacją bezprzewodową, w pełni obsługujący dwukierunkową wymianę danych. W takim rozwiązaniu dane transmitowane przez zdalne moduły przesyłane są właśnie przez gateway do stacji roboczych z pakietem zarządzającym, zwykle przez łącze Ethernet. Na przykład wszelkiego typu sygnały alarmowe wygenerowane przez zdalne moduły bezprzewodowe, przesłane przez gateway i zarejestrowane ostatecznie w pakiecie zarządzającym, ostrzegają operatorów o zaistniałej niebezpiecznej sytuacji, pozwalając im na podjęcie szybkich decyzji i działań zapobiegawczych. W tym samym czasie odpowiednie rozkazy i zapytania są wysyłane do modułów przez wspomniany gateway.
Pakiet AMS Device Manager pozwala na swobodne łączenie w jednym systemie sieciowym modułów z komunikacją przewodową i bezprzewodową, zależnie od standardu sieci oraz jej konfiguracji sprzętowej. Ma on możliwość obsługi i integracji z popularnymi standardami automatyki przemysłowej wykorzystującymi moduły bezprzewodowe, takimi jak HART czy FOUNDATION, pozwalającymi na sterowanie i monitoring urządzeń przemysłowych w czasie rzeczywistym.
Zarządzanie zasobami
Dane pozyskane z inteligentnych modułów bezprzewodowych są gromadzone, przetwarzane i odpowiednio grupowane w specjalizowanych programach, które umożliwiają dostęp do zasobów personelowi zakładowemu zwykle w postaci tabelarycznej lub graficznej, ułatwiającej ich interpretację oraz przeprowadzanie zadań związanych z zarządzaniem zasobami zakładowymi (urządzenia, maszyny, moduły sterujące itp.). Operatorzy mogą wykorzystywać pakiety zarządzające do szybkiego ustalenia parametrów pracy poszczególnych urządzeń lub całych zespołów procesowych i dzięki nim oceny warunków ich pracy oraz ewentualnych symptomów awarii, niekorzystnych zmian parametrów, nastaw itd. Możliwy jest też podgląd nastaw, zdalna konfiguracja i rozwiązanie powstających problemów eksploatacyjnych, a wszystko za pośrednictwem łączy bezprzewodowych. Ponieważ dane diagnostyczne przekazywane są zarówno do paneli operatorskich, jak i bezpośrednio do działu zarządzania, wszystkie osoby odpowiedzialne za obsługę procesów i poszczególnych urządzeń wykonawczych mają dostęp do tych samych danych, aktualizowanych na bieżąco.
Jak już wspomniano, tak sprawna i szybka diagnostyka urządzeń jest szczególnie użyteczna w sytuacjach, gdy ich operatorzy mogą się spodziewać nieprawidłowości w funkcjonowaniu urządzeń lub niedokładności danych przesyłanych przez moduły monitorujące. Konwencjonalne metody stosowane w tego typu sytuacjach – diagnostyce urządzeń zlokalizowanych w niedostępnych strefach zagrożonych – wymagały dotychczas specjalnych procedur. W pierwszej kolejności informowano doświadczonego pracownika, który udawał się do strefy zagrożonej (np. wybuchem, obecnością gazów trujących itp.), sprawdzając, czy nie występuje w niej bezpośrednie zagrożenie dla personelu technicznego, który następnie udawał się na miejsce pracy urządzenia, bezpośrednio badając jego stan i/lub przeprowadzając działania serwisowe. Dopiero po zweryfikowaniu poprawności funkcjonowania urządzeń zamykano zlecenie prac diagnostyczno-serwisowych. Takie procedury zajmowały i często jeszcze zajmują ok. 2–3 godzin, a co więcej zwykle okazywało się, że powstały problem udało się zażegnać tylko tymczasowo, nie wykrywając i nie eliminując rzeczywistej przyczyny awarii czy niepoprawnej pracy urządzeń. Dlatego odpowiednia organizacja systemu monitoringu wraz z aktywną aplikacją pakietu zarządzania zakładowymi zasobami pozwala na zdalne wykonanie większości zadań serwisowych bez konieczności wysyłania technologów i serwisantów bezpośrednio do miejsc, w których urządzenia pracują, szczególnie do stref niebezpiecznych. Podjęcie bezpośrednich prac na urządzeniach staje się konieczne jedynie w przypadku usuwania awarii mechanicznych lub wymiany zepsutego czy przestarzałego urządzenia. Przynosi to znaczne oszczędności finansowe, a przede wszystkim czasowe, umożliwiając pracownikom skupienie większej uwagi na działaniach związanych z utrzymaniem ruchu w zakładzie, a nie na usuwaniu skutków nieprzewidzianych awarii.
Jak już wspomniano wcześniej, w zaawansowanych sieciowych systemach sterowania możliwe jest również prowadzenie bardzo szczegółowej diagnostyki urządzeń, dzięki czemu personel odpowiedzialny za utrzymanie ruchu i zarządzanie zasobami zakładowymi może na bieżąco kontrolować parametry pracy urządzeń. W ten sposób wykrywa się potencjalne zagrożenia i symptomy możliwych awarii (np. zablokowanie, zakleszczenie się zaworu; przegrzanie silnika itp.), które mogą spowodować nieprawidłową pracę większej grupy urządzeń lub nawet zatrzymanie procesów produkcji. Możliwe staje się przewidywanie i odpowiednio wczesne reagowanie na ewentualne awarie czy przestoje maszyn, tak by wyeliminować do niezbędnego minimum wszelkie ich przestoje.
Skuteczność zarządzania zasobami opartego na predykcji niekorzystnych zdarzeń zależy bezpośrednio od poziomu dostępności aktualnych i dokładnych danych o przebiegu procesów na zakładzie oraz parametrach pracy urządzeń. Tylko sprawne poinformowanie i analiza pozyskanych danych pozwala na sprawne przewidywanie, jak długo dane urządzenie czy maszyna będzie jeszcze funkcjonować prawidłowo. Takie zarządzanie zasobami jest znacznie bardziej ekonomiczne w porównaniu z tradycyjnymi metodami utrzymania ruchu. Daje też zakładowym menedżerom szansę szybkiego przekonania się, jak znaczne oszczędności przynosi zastosowanie nowoczesnych metod zrządzania, które co prawda wymagają w fazie organizacji dodatkowych nakładów inwestycyjnych, ale też szybko się zwracają po ich wdrożeniu. Wśród możliwych dodatkowych funkcjonalności systemów zarządzania zasobami, korzystających również z komunikacji bezprzewodowej, można wymienić: okresową, zdalną kalibrację obsługiwanych urządzeń; szybką i sprawną sygnalizację przekroczenia norm lub poziomów alarmowych; dokładną dokumentację zdarzeń dla każdego z urządzeń i inne. Dzięki temu nie traci się już wielu typów danych generowanych przez inteligentne współczesne moduły sterujące i monitorujące. Te informacje mogą być zarejestrowane i odpowiednio wykorzystane przez pakiety zarządzania, zwiększając wydajność procesów produkcyjnych, redukując koszty zarządzania i utrzymania ruchu oraz ułatwiając pracę odpowiedzialnych za nie służb.
Artykuł pod redakcją dr. inż. Andrzeja Ożadowicza – AGH Kraków
Autor: Laura Briggs, Joseph Citrano
