Отдалечената индустрия и нарастващото търсене на клетъчни IoT системи

Индустрия 4.0 се разширява отвъд традиционните фабрични стени

Първата индустриална революция преобрази производството чрез парна енергия и механизация. Днес Индустрия 4.0 води до нова промяна, този път чрез свързани данни, разпределен интелект и видимост в реално време в рамките на индустриалните операции.

Фабриките вече не са единствената среда, в която се търси автоматизация. Отдалечени помпени станции, земеделски полета, подстанции, пречиствателни станции и изолирана енергийна инфраструктура вече изискват същото ниво на оперативна видимост, което някога беше ограничено до централизирани съоръжения.

Това търсене ускорява приемането на клетъчни IoT технологии, способни да свързват индустриални активи далеч отвъд традиционните кабелни мрежи.

Защо клетъчната свързаност набира популярност в индустриалната автоматизация

В продължение на години индустриалните IoT внедрявания разчитаха до голяма степен на Ethernet, WiFi или патентовани радиосистеми. Макар да са ефективни в заводите, тези технологии стават трудни или скъпи за внедряване в отдалечени среди.

Съвременната клетъчна инфраструктура променя това уравнение. Технологии като LTE-M и NB-IoT вече осигуряват по-ниска консумация на енергия, по-силно криптиране и по-широко географско покритие в сравнение с по-ранните поколения индустриално клетъчно оборудване.

С модернизирането на отдалечената инфраструктура от страна на индустриалните оператори, клетъчните шлюзове все по-често допълват системите, свързани чрез индустриални платформи за комуникация и мрежи, и разпределените архитектури за управление.

Клетъчните IoT технологии позволяват на операторите да наблюдават активи на места, където кабелната инфраструктура е непрактична или прекалено скъпа.

LTE-M и преходът към по-интелигентни индустриални мрежи

LTE-M понастоящем доминира в много индустриални IoT внедрявания, тъй като балансира ефективността на честотната лента, живота на батерията и надеждността на сигнала. За разлика от по-ранните клетъчни системи, LTE-M е проектиран специално за комуникация машина-към-машина и дългосрочен дистанционен мониторинг.

5G инфраструктурата също навлиза в индустриалния пейзаж. Въпреки че настоящите 5G внедрявания често консумират повече енергия и честотна лента за данни, бъдещите версии обещават ултраниска латентност, подобрено мрежово сегментиране и по-голяма мащабируемост за индустриални приложения.

За доставчиците на решения за индустриална автоматизация тази еволюция създава нови възможности за внедряване в мащаб на системи за дистанционна диагностика, периферни анализи и предиктивна поддръжка.

Как клетъчният IoT се вписва в индустриалния стек от данни

Транспортният слой се превръща в стратегически актив

Индустриалните IoT системи обикновено работят чрез множество взаимосвързани слоеве. Сензорите събират физическа информация, комуникационните мрежи пренасят данните, системите за обработка ги анализират, а операторите използват табла или аналитични платформи, за да вземат решения.

В тази структура транспортният слой става все по-важен. Надеждната комуникация вече определя дали отдалечените активи могат да участват в програми за предиктивна поддръжка, облачен анализ и централизирано оперативно управление.

Много съоръжения, които интегрират разпределени системи за мониторинг, комбинират дистанционна телеметрия с платформи като индустриални HMI и компютърни решения, за да подобрят оперативната видимост в множество обекти.

Дистанционният мониторинг разширява индустриалната видимост

Клетъчният IoT значително разшири обхвата на системите за автоматизация. Операторите вече могат да наблюдават активи, разположени на стотици километри, без да изграждат специална комуникационна инфраструктура.

Тази възможност е особено ценна в сектори като нефт и газ, възобновяема енергия, минно дело, селско стопанство и пречистване на вода, където оборудването често работи на изолирани или труднодостъпни места.

Дистанционната телеметрия също така намалява необходимостта от ръчни инспекции, като същевременно подобрява времето за реакция при повреди на оборудването или промени в околната среда.

Първите системи за мониторинг, свързани с мрежа, поставиха основите на днешните широкомащабни индустриални IoT екосистеми.

Защо интеграторите възприемат клетъчни архитектури

Бързо внедряване без значителни промени в инфраструктурата

Едно от най-съществените предимства на клетъчния IoT е гъвкавостта при внедряване. Индустриалните оператори могат бързо да инсталират отдалечени устройства, без да променят съществуващите мрежи на предприятието или да разширяват оптичната инфраструктура до отдалечени райони.

Този подход съкращава сроковете за изпълнение на проектите и опростява пилотните програми за мониторинг на активи, измерване на параметрите на околната среда и приложения за управление на енергията.

Системните интегратори все по-често комбинират клетъчни периферни устройства с платформи от ABB, Honeywell и GE при разширяване на възможностите за мониторинг в разпределени индустриални среди.

Резервната комуникация подобрява надеждността на системата

Индустриалните съоръжения все по-често използват клетъчни мрежи като резервни комуникационни канали за критична инфраструктура. Ако основната кабелна мрежа се повреди, клетъчната свързаност може да поддържа предаването на аларми, дистанционната диагностика и оперативната видимост.

Тази резервираност е особено важна за комуналните услуги, енергийните съоръжения и операторите на инфраструктура, при които прекъсванията на комуникациите могат пряко да повлияят на работоспособността и безопасността.

Отдалените операции продължават да стимулират търсенето

Индустриалните компании продължават да търсят начини за повишаване на оперативната ефективност, като същевременно намаляват разходите за поддръжка на място. Клетъчният IoT пряко подпомага тази цел, като позволява на по-малко персонал да наблюдава по-големи географски райони.

Развитието на периферните изчисления допълнително засилва тази тенденция. Интелигентните шлюзове вече могат да обработват локалните данни, преди да изпратят само съществената информация през клетъчни мрежи, като така намаляват използването на честотна лента и оперативните разходи.

Съвременните клетъчни контролери поддържат индустриалната автоматизация в изолирани среди, където традиционната кабелна комуникация продължава да бъде трудна.

Сигурността и разходите остават критични инженерни съображения

Въпреки предимствата на клетъчния IoT инженерите все още са изправени пред важни проектантски съображения. Клетъчните внедрявания изискват постоянни разходи за операторски услуги, а приложенията с интензивен обмен на данни могат да станат скъпи с течение на времето.

Киберсигурността също остава сериозен проблем. С директното свързване на все повече индустриални активи към външни мрежи повърхността за атаки значително се разширява.

Съвременните индустриални клетъчни решения обаче вече включват криптирана комуникация, VPN тунелиране, защитено удостоверяване и сегментирани мрежови архитектури. Функциите за сигурност продължават да се усъвършенстват заедно с по-новите 5G стандарти.

Индустриалните оператори, внедряващи системи за дистанционен мониторинг, все по-често съчетават сигурни комуникационни практики с устойчиви архитектури за управление, като системите за безопасност Triconex и платформите за безопасност HIMA, в приложения за критична инфраструктура.

Клетъчният IoT се превръща в основна инфраструктура за отдалечената индустрия

Бързият ръст на свързаните индустриални устройства отразява по-мащабна трансформация на пазарите за автоматизация. Клетъчният IoT вече не се разглежда като нишово решение, предназначено за изолирани приложения.

Тя се превръща в основен комуникационен слой за разпределени операции, периферна интелигентност, прогнозна поддръжка и дистанционно управление на активи.

С разширяването на Индустрия 4.0 в отдалечени среди клетъчната свързаност все повече ще определя начина, по който индустриалните системи събират, предават и използват оперативни данни в реално време.

Индустриалният сектор се насочва към бъдеще, в което географското разстояние има далеч по-малко значение от надеждността на мрежата и достъпността на данните.

Автор: Майкъл Рийвс | Кореспондент по индустриални технологии

Майкъл Рийвс има над 12 години опит в областта на индустриалните мрежи, инфраструктурата за дистанционна автоматизация и системите за оперативни технологии. Опитът му включва проекти за интеграция на място с платформи на Honeywell, GE, ABB и Emerson в секторите на енергетиката, комуналните услуги и мониторинга на околната среда.