بوابة إنترنت الأشياء الصناعية للتصنيع الأخضر وتحسين الطاقة

يعتمد التصنيع الأخضر على البيانات الدقيقة، والسيطرة الفعالة، والتطورات التكرارية. للأسف، لا تزال هناك العديد من منشآت التصنيع التي تحتوي على آلات قديمة وأنظمة تحكم منفصلة تستخدم بروتوكولات اتصال متفرقة. توفر بوابة إنترنت الأشياء الصناعية (IoT) حلا من خلال دمج الأدوات المرتبطة بالتكنولوجيا التشغيلية مع الأنظمة المتعلقة بإدارة الطاقة، والحوسبة السحابية، وتخطيط موارد المؤسسات. يقوم بتوحيد البيانات وتوحيده ويوفر بعض المعالجة في موقع الملعب (العنصر الأقرب للمستخدم النهائي في النظام). يرسل البيانات إلى منصات أعلى مستوى حيث تحدث معالجة أكثر.

لمراقبة الطاقة وتحسين كفاءة المعدات والموارد، تقدم بوابة إنترنت الأشياء الصناعية حلا مرنا وأساسا وقابلا للتنفيذ.

لماذا تعتبر بوابة إنترنت الأشياء الصناعية مهمة للاستدامة

لا تستطيع المصانع تحسين ما لا تستطيع قياسه. قد تستخدم عدادات الكهرباء، ومقاييس التدفق، ووحدات التحكم في التكييف وتكييف الهواء (HVAC)، ووحدات التحكم القابلة للبرمجة القابلة للبرمجة (PLCs)، والمحولات، وأجهزة الاستشعار البيئية جميعها واجهات وتنسيقات بيانات مختلفة.

توفر بوابة إنترنت الأشياء الصناعية فرص التكامل التالية للمصنعين:

• مراقبة وجمع بيانات حول الطاقة الكهربائية والمياه والغاز والطاقة الحرارية والهواء المضغوط.

• التفاعل مع المعدات القديمة دون الحاجة إلى استبدال أنظمة تحكم كاملة.

• تنسيق بيانات البروتوكولات وأنواع الأجهزة المختلفة.

• معالجة البيانات مسبقا عن طريق تصفية و/أو تجميع و/أو تحليلها قبل رفع السحابة.

• توليد الإنذارات أو إجراءات التحكم الآلي لإيقاف أو إزالة المعدات عند الوصول إلى الحد المحدد.

• قياس استهلاك الطاقة للآلات الفردية، أو خطوط الإنتاج الكاملة، أو حسب الوردية أو المنتج.

بوابة إنترنت الأشياء الصناعية لا تستهلك طاقة أقل. بل يمنح ببساطة التحكم في رؤية وقياس أين يمكن تحقيق تحسينات وتوفير الطاقة.

كيف تساعد معالجة الحواف في توفير الطاقة

إرسال جميع البيانات إلى السحابة يمكن أن يزيد من عرض النطاق الترددي ويؤدي إلى تأخير في المهام الحساسة للوقت. يمكن لبوابة إنترنت الأشياء الصناعية الطرفية معالجة البيانات محليا.

تشمل بعض أنشطة معالجة الحافة القياسية ما يلي:

• تحويل بيانات العدادات إلى وحدات هندسية قياسية.

• تقدير استهلاك الطاقة بالساعة، أو وردية العمل، أو دفعة الإنتاج.

• اكتشاف الاستهلاك/التسرب/الخمول/ارتفاعات الطلب غير الطبيعية.

• تخزين البيانات مؤقتا ومعالجتها بعد استعادة الاتصال.

• الإبلاغ عن الحالات غير الطبيعية المهمة والقضاء على الإبلاغ الروتيني.

• قواعد معالجة محلية للإنذارات أو التحكم التلقائي في الأحمال والمعدات عند دعمه والتحقق منه.

تعد معالجة الحواف مفيدة بشكل خاص في البيئات التي تحتوي على اتصال متقطع أو حيث تتطلب استجابات سريعة جدا للظروف المتغيرة.

كيف يدعم تيسبرو TG-224 مراقبة الطاقة وتكامل إنترنت الأشياء الصناعية

البوابة إنترنت الأشياء الصناعية Tespro TG-224 يمنح المصنعين الأدوات اللازمة لتحويل بيانات المعدات واكتساب رؤى مهمة في بيانات الطاقة.

مع الاتصال الخلوي، والإيثرنت، وRS485، وRS232، توفر هذه التقنية اتصالات مباشرة مع العدادات، ووحدات التحكم القابلة للضروج، وأجهزة الاستشعار، والمحركات، والمعدات القديمة. يمكن للمصانع تتبع حالة الكهرباء والماء والغاز والهواء المضغوط، بالإضافة إلى حالة الآلات دون الحاجة لاستبدال أصولها الحالية لتقليل تكلفة التحديث وإطالة خدمة معداتها.

يتيح أساس OpenWrt/LEDE الخاص ب TG-224 التطوير بلغات C/C وPython وGo وLua. فيما يتعلق ببيانات الطاقة، يمكن أن تؤدي المعالجة المحلية إلى:

• تجميع القراءة لعدة عدادات

• اكتشاف استخدام غير طبيعي أو غير متوقع

• حساب الاستخدام لوقت أو غرض محدد، مثل دفعة الإنتاج

• تنبيهات آلية لإبلاغ المستخدمين بالانتهاكات النشطة أو المستمرة لحدود الاستخدام

• تقليل البيانات المرسلة إلى السحابة من خلال القضاء على البيانات غير الضرورية

يشمل TG-224 نطاقا واسعا لدرجات حرارة التشغيل ووفرة من الواجهات، للمساعدة في تلبية احتياجات معالجة البيانات والسيطرة عليها في إدارة الطاقة، وتمكين عمليات التصنيع الأخضر الحديث. تسعى TG-224 إلى تحسين التصنيع باستمرار من خلال القضاء على النفايات.

تطبيقات التصنيع الأخضر

1. مراقبة استخدام الطاقة في المصانع

يمكن لبوابة إنترنت الأشياء الصناعية التواصل مع عدادات الكهرباء والمياه والغاز. ثم يرسل البيانات المنسقة إلى التطبيق لإدارة الطاقة.

من خلال التطبيق، يمكن للمصنعين تحديد ما يلي:

• فترات الطلب الذروة

• خطوط الإنتاج ذات أعلى استهلاك للطاقة

• استهلاك الطاقة خلال فترات زمنية بدون إنتاج

• استهلاك غير معتاد بعد صيانة الآلة

• الفجوة بين الاستهلاك المخطط له والاستهلاك الفعلي لشدة الطاقة.

يمكن أن تساعد البيانات الناتجة في تحسين جداول الإنتاج، وتحسين المعدات، وتحديد خطوط أساس لأداء الطاقة.

2. تحسين أنظمة الهواء المضغوط

يمكن عزو فقدان الطاقة في أنظمة الهواء المضغوط إلى التسربات، الاستخدام المفرط للهواء المضغوط، واستخدام الهواء المضغوط عند ضغط أعلى من المطلوب.

استخدام بوابة إنترنت الأشياء الصناعية ونظام إدارة الطاقة، يمكن استخدام بيانات الضغط والتدفق وقوة الضواغط لتحديد أنماط الاستهلاك. يمكن استخدام القواعد المحلية لتحديد الحدود، وإذا تم تجاوز الحد،يمكنه دعم الإنذارات أو منطق التحكم المعتمد.

3. إدارة المباني والتكييف

يمكن لبوابة إنترنت الأشياء الصناعية تمكين ما يلي:

• جداول التشغيل المبنية على الإشغال

• تحسين درجة الحرارة والتهوية

• مراقبة أداء الطاقة في نظام التكييف والتهوية وتكييف الهواء

• اكتشاف الأعطال والأحمال غير الطبيعية للطاقة

عند دمج أنظمة أتمتة المباني الحالية، يجب توخي الحذر الخاص لضمان أن الأنظمة تتوافق مع بروتوكولات.

4. مراقبة الطاقة الشمسية والتخزين والشبكات الصغيرة

يمكن للبوابة جمع البيانات من محولات الطاقة الشمسية، وأنظمة البطاريات، ومحطات الطقس، وعدادات الشبكة.

يمكن لحسابات الحافة دعم التصور المحلي، وإدارة الإنذارات، واتخاذ قرارات تشغيلية تهدف إلى زيادة استهلاك الطاقة المتجددة في الموقع. يجب أن يبقى موازنة الطاقة المتقدمة تحت نظام إدارة طاقة أو نظام تحكم في الشبكات الصغيرة مصمم بشكل مناسب.

5. المرافق البعيدة والأصول البيئية

تسمح الاتصالات الخلوية ببوابة إنترنت الأشياء الصناعية بدعم محطات الضخ الموزعة، والمنشآت الزراعية، والمراقبين البيئيين، وأصول الطاقة البعيدة.

يساعد تخزين البيانات والمعالجة المحلية في الحفاظ على استمرارية المراقبة عندما تتغير جودة الشبكة.

أفضل ممارسات نشر بوابة إنترنت الأشياء الصناعية

للحصول على قيمة عملية من بوابة إنترنت الأشياء الصناعية:

• تحديد مؤشرات الأداء الرئيسية للطاقة قبل اختيار الأجهزة وفترات أخذ العينات

• التحقق من الواجهات الكهربائية، والبروتوكولات، وخرائط السجلات، ووحدات البيانات

• وضع البوابة بالقرب من مجموعات العدادات ووحدات التحكم

•   استخدم معالجة الحافة للتعامل مع البيانات الحساسة للوقت حيثما تم دعمه

• تقسيم شبكات OT وتطبيق المصادقة، والتشفير، والتحكم في الوصول

• التحقق من صحة الإنذارات والإجراءات المؤتمتة قبل تمكين التحكم في الحلقة المغلقة

• قياس النتائج بناء على خط أساس موثق بدلا من التوفير المقدر.

الكلمات الأخيرة

بوابة إنترنت الأشياء الصناعية هي مكون تمكيني في التصنيع الأخضر — وليست حلا مستقلا يوفر الطاقة. تأتي قيمتها من ربط المعدات المجزأة، وتحسين جودة البيانات، ودعم تحليل الحواف، وتمكين اتخاذ قرارات تشغيلية في الوقت المناسب.

مع واجهات صناعية، واتصال خلوي، وبيئة تطوير مفتوحة، يوضح جهاز Tespro TG-224 كيف يمكن لبوابة إنترنت الأشياء الصناعية دعم مراقبة الطاقة وتحسين الموارد عبر المصانع والمباني وأنظمة الطاقة المتجددة والمنشآت النائية.

تأتي أقوى النتائج من دمج أجهزة بوابة موثوقة مع مؤشرات أداء واضحة، وتكامل النظام الآمن، ومراجعة مستمرة للأداء.

الأسئلة الشائعة

س1. كيف تؤثر الحوسبة الطرفية إيجابيا على كفاءة الطاقة؟

يمكن للحوسبة الطرفية تقليل نقل البيانات غير الضروري والمساعدة في اكتشاف التشغيل غير الفعال مبكرا.

س2. هل من الممكن قياس استهلاك الطاقة باستخدام TG-224؟

نعم. قادر على التواصل مع وجمع البيانات من مقياسات تدفق الكهرباء والماء والغاز والسوائل المتوافقة.

س3. هل يقلل البوابة من استهلاك الطاقة من تلقاء نفسه؟

لا.يوفر هذا النموذج رؤية البيانات وقدرات التكامل التي تساعد المستخدمين على تحديد فرص التحسين.

س4. هل تتوفر وظائف TG-224 في الظروف القاسية؟

نعم. يمكن أن يعمل في بيئات تتراوح درجات الحرارة بين −40°م و75°م.

س5. ما هي خيارات لغات البرمجة لجهاز TG-224؟

يوفر خيار البرمجة بلغة C/C وPython وGo وLua.