Získávání energie pro senzory
Sběr dat z bezdrátových senzorů hraje v éře průmyslového internetu věcí (IIoT) rozhodující roli. Energii mohou poskytovat různé metody získávání energie (energy harvesting).
Dobře naplánovaná infrastruktura průmyslového internetu věcí (IIoT) umožní, aby malý tým pracovníků vykonával práci desítek dalších s využitím dat z tisíců zařízení na základní výrobní úrovni. To se může zdát skličující, ale Will Zell, generální ředitel a spoluzakladatel společnosti Nikola Labs, to vidí jako sbližování dat a nových technologií. Nyní mají pracovníci více než kdy jindy možnost získat lepší přehled díky senzorům připojeným k zařízením na základní výrobní úrovni.
„Tyto senzory mohou přenášet data každý den a poskytovat přehled o tom, co v závodě nefunguje,“ uvedl Zell ve své prezentaci „Kabelová a bezdrátová technika pro řešení IIoT: Výhody, nevýhody a klíčové aspekty“ na konferenci Fabtech 2019 v McCormick Place v Chicagu. „Využíváním technologií na bázi senzorů získáváte mnohočetné výhody.“
To je zásadní, protože neplánované prostoje stojí výrobce každý rok stovky miliard dolarů. Zatímco společnosti přecházejí od reaktivní údržby k preventivní údržbě, Zell připomněl, že IIoT může skutečně znamenat kulturní posun a zdokonalit automatizaci a bezpečnost závodů.
Existují určité obavy, že by automatizace mohla nahradit pracovníky na výrobní úrovni. Zell to ale vidí jinak: „Skutečnou výzvou je to, jak změníte tým údržby, když instalujete senzory, které mohou týmu pomoci, aniž by pracovníky nahradily. Nechte je být aktivní. Pokud se to povede, malý tým může využívat tisíce strojů k provádění práce desítek lidí.“
Kabelové vs. bezdrátové senzory
Senzory, bez ohledu na typ, jsou navrženy tak, aby poskytovaly informace, včetně toho, jak fungují motory a pohony. Nejčastější výzvou je, že senzory musejí být na zařízení osazeny následně, protože jen velmi málo je instalováno jako zabudované. Dotyčná zařízení mohou být stará 20 až 30 let.
Kabelové průmyslové senzory mají nepřetržitý přívod napájení a spolehlivý přenos dat. Uživatelé se nemusejí obávat o ztrátu přenášených informací. Vstupní náklady na kabelový senzor jsou vysoké a senzory mohou být umístěny v obtížně přístupných místech.
Bezdrátové senzory se objevily na trhu díky IIoT a jejich instalace je ve srovnání s kabelovými senzory snadnější a levnější. Bezdrátové senzory mají omezenější schopnosti sběru dat a vyžadují baterie. Životnost baterií se zvýšila, ale je třeba je vyměňovat. V případě velkého závodu by to mohlo představovat nejrůznější problémy, protože může být zapotřebí znovu uvést do chodu tisíce senzorů.
Bezdrátové napájení
Tento problém lze omezit získáváním okolní energie a bezdrátovým rádiovým (RF) dodáváním energie. S využitím získávání energie, uvedl Zell, může IIoT pracovat s bezúdržbovými bezdrátovými senzory využívajícími vibrace, rádiové frekvence a světelnou energii. Potřebné množství energie závisí na objemu přenášených dat a typu senzoru. Ultrazvuk nebo video má zcela jiné energetické nároky než snímač tlaku nebo teploty.
Zell se domnívá, že řádná správa získávané energie, snímání a datové komunikace je klíčem k využívání bezúdržbového bezdrátového senzoru.
„Platformy senzorů, které využívají získávání energie, mohou dodávat data do systémů IIoT,“ konstatoval Zell a poskytl příklad rádiového bezdrátového napájení ze senzoru na dálku pomocí RF signálů vysílaných z transpondéru. Odtud přijímá čip pro rádiové získávání energie signál pro regulované stejnosměrné napájení.
Realizovat IIoT ve velkém měřítku, toho lze dosáhnout pomocí bezdrátového získávání energie, jak uvedl Zell. I když kabelové senzory mají své místo, a to zejména v aplikacích, které si nemohou dovolit prostoje, celkové výhody získávání energie zajistí spolehlivější data při větších rychlostech a nižších nákladech pro výrobce.
Chris Vavra je zástupce šéfredaktora časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, cvavra@cfemedia.com.
