Movendo seu sistema de controle industrial para sem fio

Muitas empresas industriais e de manufatura começaram a integrar redes sem fio para dados de sensores e sistemas de controlador para melhorar os processos internos. De usinas de energia a refinarias de petróleo e instalações de manufatura de todos os tipos, os sistemas de controle industrial (ICS) estão permitindo que mais fábricas operem com maior eficiência.

Existem vários tipos diferentes de tecnologias sem fio que podem ser adaptadas para integração com os mecanismos da planta, incluindo tecnologias de rede local sem fio (WLAN) e tecnologias do tipo sensor e controle. A conexão de sensores e controladores em uma planta à Internet das Coisas é conhecida como IoT industrial ou IIoT.

Neste artigo, vamos revisar a IIoT, discutir os desafios que uma organização pode enfrentar ao integrar um sistema de controle industrial sem fio e examinar os benefícios da IoT industrial. Vamos dar uma olhada.

O que é IoT industrial (IIoT)?

A Internet das Coisas pode ser amplamente organizada em três categorias:consumidor, M2M e industrial.

Consumidor IoT incorpora coisas, sensores, eletrodomésticos, telefones, sistemas HVAC e outras "coisas" conectadas sem fio na vida dos consumidores. Os dispositivos IoT do consumidor geralmente são encontrados em residências. Pense em sistemas de alarme conectados à Internet ou no termostato inteligente Nest. Esta é uma área saturada do mercado e “grandes jogadores” no campo estão se envolvendo com dispositivos IoT de consumidor.

Máquina a Máquina (M2M) IoT geralmente se refere a dispositivos conectados por celular, mas também é frequentemente usado como um termo mais amplo, abrangendo aplicações industriais.

Industrial IoT é um dos mais antigos mercados de tecnologia sem fio. No entanto, as fábricas com pilhas de tecnologia operacional (OT) muitas vezes têm redes "air gap" - o que significa que não estão conectadas à internet. Isso ocorre principalmente porque muitos sistemas OT foram originalmente criados antes da existência da Internet e, portanto, permaneceram na "idade da pedra". A segurança também desempenha um papel, já que é difícil hackear um sistema que não pode ser acessado exceto por acesso físico.

Em uma refinaria de petróleo, um sistema IoT industrial pode ser algo tão simples quanto um sensor automático de leitura de tanque. Isso evita que os tanques transbordem e diminui o custo de pagar a equipe para ler manualmente os níveis dos tanques (algo que discutiremos mais tarde).

Algumas empresas começaram a se tornar mais inteligentes e conectar esses processos a um sistema de controle industrial de malha fechada. Tentar conduzir a automação aos processos industriais é o principal ponto de valor para a IoT industrial .

Vantagens e desafios com a integração da IoT industrial ao seu sistema de controle

Pode ser uma surpresa para alguns, mas algumas organizações têm um problema maior com seus sistemas e processos do que com a seleção e implementação da tecnologia ICS. Por quê? Porque existem muitas tecnologias por aí que podem ser implementadas nas fábricas para torná-las "mais inteligentes", mas nem sempre é um processo fácil implementar essa tecnologia no hardware.

Decidir que tipo de tecnologia integrar ao mudar seu sistema de controle industrial para wireless é uma decisão importante. As duas opções principais seriam uma WLAN (tecnologia do tipo WiFi) ou uma tecnologia sem fio com foco em sensor mais especificamente desenvolvida. Ambos oferecem algumas vantagens e desvantagens exclusivas.

Tecnologia WLAN

A vantagem do Wi-Fi / WLAN é que ele é padronizado a ponto de tudo ser bastante interoperável. A maioria dos sistemas de controle baseados em computador já são adaptados (ou são facilmente equipados) para conexões de rede wi-fi. Se você implantar uma rede Wi-Fi em uma fábrica e comprar um sistema de computador para gerenciar seu sistema de controle industrial, pode ter um problema de TI (enquanto descobre como seu computador e seu maquinário vão se comunicar). Mas você não terá um grande desafio de integração com a tecnologia, porque o problema de padronização e interoperabilidade de Wi-Fi já foi resolvido.

No entanto, existem algumas desvantagens no Wi-Fi. Se você tiver um pacote de dados que precisa viajar uma longa distância, o alcance limitado do Wi-Fi pode ser um obstáculo.

Tecnologia sem fio com foco em sensor

Existem muito menos tecnologias sem fio focadas em sensores e controladores no mercado para sistemas industriais do que tecnologias WLAN, mas ainda há muitas opções por aí. A tecnologia de nível de sensor pode ser um desafio por causa da integração do sistema - ou seja, como os sensores farão interface com o rádio (MODBUS, etc.) e como o fluxo de dados será capturado e encaminhado de volta aos sistemas de software de gerenciamento de dados existentes.

O desafio realmente passa a ser a integração de sistemas, onde sensores, rádios, controladores e software trabalham juntos como parte de um sistema coeso. A padronização generalizada nesse nível provavelmente não ocorrerá nos próximos 10 anos, devido ao grande número de protocolos e tecnologias concorrentes.

Uma palavra de cautela

Deve ficar claro, com base nas informações acima, que investir em IoT para necessidades industriais deve ser uma decisão orientada para os negócios. Uma organização deve se concentrar exclusivamente na construção de um sistema que os ajudará a alcançar um determinado resultado de negócios, como corte de custos, melhoria de eficiências específicas, etc.

Falamos sobre como a IIoT não é apenas desafiadora por causa da tecnologia, mas ainda mais por causa da infraestrutura e dos processos. Dito isso, não aconselharíamos ninguém a fazer um grande investimento em infraestrutura desde o início. Por quê? Porque os padrões e a tecnologia mudam o tempo todo.

Recomendamos que, como primeira etapa, as organizações examinem os sistemas ponta a ponta (ou principalmente de ponta a ponta) que são mais fáceis de integrar e têm um verdadeiro ROI associado a eles. Dessa forma, eles aprenderão muito no processo sobre as necessidades mais amplas da organização, sem investir na tecnologia errada como um puro investimento em infraestrutura.

Isso é, compreensivelmente, difícil para algumas organizações que desejam se mover rapidamente. Eles podem pensar que essa é uma abordagem em fases e querem um plano mais agressivo para criar um grande sistema em toda a empresa. Lembre-se de que toda empresa (em algum momento) investirá na tecnologia proprietária errada por causa da constante mudança e crescimento no espaço.

Para se salvar desse tipo de erro caro, invista em soluções e resultados primeiro, e isso ajudará a informar mais decisões estratégicas sobre infraestrutura para o futuro.

4 coisas que um sistema de controle industrial sem fio o ajudará a fazer

Conforme mencionado anteriormente, o principal valor da IoT industrial é a capacidade de conduzir a automação de processos industriais. Como melhorar a eficiência e reduzir custos podem determinar o sucesso e a lucratividade de uma organização, as organizações estão sempre ajustando e examinando essas questões. Para isso, é importante entender como esses resultados importantes são alcançados. Aqui estão alguns benefícios da integração da IIoT em uma organização:

1. Evite “mão de obra” excessiva.

Lembra da refinaria de petróleo que mencionamos anteriormente? Voltemos a esse exemplo. Este campo de exploração de petróleo e refinaria fica na zona rural do Texas e exige que alguém dirija para verificar os níveis de óleo a cada hora do dia para monitorar quando os tanques precisam ser esvaziados. Este é um trabalho importante, mas custa um pouco para a refinaria (ou seja, para o gás para o veículo, o salário do indivíduo, etc.). Portanto, a gerência decide adicionar um sistema de controle industrial sem fio que lê os níveis sem fio a cada hora. Agora eles têm um sistema mais eficiente que economiza mão de obra, o que, por sua vez, melhora seus resultados financeiros.

2. Salvar recado.

O controle e a gestão de ativos podem, às vezes, ser mais um problema analítico ou de operações de negócios, mas é um problema que muitas vezes pode ser resolvido por sistemas de controle industrial inteligentes. Quanto menos tempo as pessoas gastarem procurando e comprando peças de que não precisam, melhor. Digamos que no Link Labs desperdiçemos muito dinheiro comprando novas chaves de fenda todos os meses porque não conseguimos rastrear as que temos (culpadas!). Há um ponto de equilíbrio para todos, é claro, onde as chaves de fenda de rastreamento por meio de um sistema de controle sem fio não compensa o custo de substituí-las constantemente. Para uma organização menor como a Link Labs, não pensaríamos em usar um sistema como esse para rastrear chaves de fenda, mas para algumas plantas industriais de grande escala, uma solução inteligente de "economia de sucata" é financeiramente justificável.

3. Diminua o custo das operações.

Muitas organizações desperdiçam dinheiro porque desperdiçam energia. Sejam as luzes sendo deixadas acesas ou as máquinas funcionando quando não precisam, o uso desnecessário de eletricidade aumenta consideravelmente o custo das operações em grande escala. Felizmente, a tecnologia de nível de sensor é perfeita para esses tipos de cenários. Veja uma construtora, por exemplo. Se a alta gerência perceber que todas as suas máquinas pesadas operadas por humanos estão sendo deixadas ligadas quando não estão em uso, eles podem implementar uma solução acionada por sensor que não permitirá que a máquina seja ligada, a menos que alguém esteja sentado no assento.

Os custos de combustível e manutenção para máquinas em marcha lenta podem aumentar muito rapidamente, especialmente em grandes organizações. Se a integração da IIoT pode ajudá-lo a melhorar seus processos em uma grande empresa, pode gerar economia nos resultados financeiros.

4. Otimize ainda mais seus processos “totalmente otimizados”.

A IIoT pode ajudá-lo a extrair os últimos centavos dos processos que enfrentaram o impacto da otimização ao longo das décadas. Pode parecer a olho nu que um processo não pode ser otimizado mais do que já é, mas normalmente ainda há eficiências a serem encontradas. Somente quando você leva isso para a detecção e controle no nível da máquina, você é capaz de ver o que pode melhorar, porque os humanos só podem otimizar os processos até certo ponto (e limitado). Depois de começar a economizar tempo no nível de milissegundos - o que é perfeitamente possível por meio de sistemas de controle industrial de tecnologia de sensor - você pode “espremer a última gota” de um processo de otimização em grande escala.

Principais vantagens

Se você sair com apenas duas coisas deste artigo, deixe-as ser estas:

1. Apesar do que você pode ler em outro lugar, as redes WLAN não são a única opção que você tem para sistemas de controle industrial sem fio. Existem outras tecnologias por aí que podem funcionar muito bem para redes de sensores sem fio e controladores sem fio (que têm melhor alcance e desempenho do que as tecnologias WLAN).
2. Se você decidir seguir em frente com qualquer solução sem fio, certifique-se de ter um parceiro que entenda as complexidades do sistema. A última coisa que você quer é comprar um modbus excessivamente complexo (e insuficiente) e ficar sem qualquer ajuda quando o sistema não funcionar conforme planejado.