Журнал «ИСУП» (Информатизация и системы управления в промышленности)
КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Технологии транспортной телематики в промышленном интернете вещей

Компания «Технотон» разрабатывает и производит решения для транспортной телематики и промышленного интернета вещей. В статье показано сходство между транспортной телематикой и IIoT, представлены технологии, используемые «Технотон» в разработках, и различная продукция, произведенная компанией.

СП «Технотон», Минск, Беларусь

tehnoton.png

скачать pdf >>

Стремительное развитие стандартов беспроводной связи – 3G, LTE, 5G, NB-IoT, LoRaWAN – подстегнуло возникновение новых цифровых отраслей, в том числе промышленного интернета вещей – IIoT. Несмотря на кажущуюся новизну отрасли один из сегментов промышленного интернета вещей фактически существует уже 20 лет. Этот сегмент называется транспортная телематика.

Цель транспортной телематики, как и промышленного интернета вещей, – оцифровать физическую среду и предоставить пользователю инструмент повышения эффективности эксплуатации машин.


Сходство транспортной телематики и промышленного интернета вещей

Транспортная телематика и промышленный интернет вещей имеют схожие признаки:
- большое количество точек контроля и источников данных;
- необходимость точного измерения параметров с применением датчиков, сенсоров и других преобразователей параметров физической среды;
- разнообразие используемых стандартов и протоколов обмена данными;
- потребность передачи данных в «облако» и визуализации информации на сервере, доступном в режиме «24/7» с любого компьютера или смартфона.

Таким образом, с точки зрения проблематики цифровизации транспортное средство и промышленный объект схожи, а следовательно, подходы к внедрению телематики (удаленного мониторинга работы) одинаковы.

На примере продуктов и решений компании «Технотон» мы покажем, какие технологии транспортной телематики успешно применимы в промышленном интернете вещей.


Технологии обработки данных, проводной и беспроводной связи

«Технотон» с 2000 года разрабатывает и производит интегрированные системы и отдельные продукты для транспортной телематики и IIoT: датчики контроля топлива, считыватели и конвертеры данных шины CAN, цифро-аналоговые преобразователи и телематические шлюзы для передачи информации в «облако» (рис. 1).

Ris_1.jpg

Рис. 1. Оборудование компании «Технотон»: а – шлюз CANUp; б – расходомер топлива DFM; в – расходомер DFM в морском исполнении; г – датчик DUT-E; д – преобразователь MasterCAN DAC

В продуктах и решениях «Технотон» используются три основные технологии:
- технология IoT Burger – архитектура измерительных устройств, основанная на RTOS и методах краевых вычислений (edge/fog computing). IoT Burger – это встроенное ПО, допускающее гибкую настройку устройств. Устройства на технологии IoT Burger самостоятельно обрабатывают первичные данные (линеаризация, фильтрация, термокоррекция), способны отслеживать изменения параметров в интервале от 0,1 до 1 секунды, что важно для обнаружения быстрых изменений, и позволяют использовать логику «если… то» для отправки управляющего сигнала по изменению значения входного параметра;
- технология S6 служит для создания проводных сетей, опирается на стандарт SAE J1939. В основе технологии лежит ба­за данных унифицированных параметров (10 000+ SPN) и универсальная кабельная система. Применение технологии S6 позволяет подключать сотни различных типов датчиков в единую шину, обеспечивает однородность данных и гарантирует совместимость устройств в сети;
- технология S7 – беспроводной обмен данными по каналу Bluetooth Low Energy (энергоэффективный блютус, BLE, Bluetooth 4.X). Технология используется в беспроводных датчиках и измерителях, оснащенных компактной встроенной батареей.

Технологии S6 и S7 совместимы между собой, что позволяет создавать комбинированные сети из проводных и беспроводных устройств.


Оборудование для промышленного интернета вещей

В качестве основного интерфейса в оборудовании «Технотон» используется CAN J1939/S6 по причине высокой надежности и структурированности (с точки зрения адресации), а также информативности (более 10 000 унифицированных параметров в ба­зе данных) и гибкости для доработки содержимого пакетов данных (PGN, SPN). Тем не менее оборудование «Технотон» для промышленного интернета вещей доступно с различными интерфейсами: RS‑232, RS‑485 (Modbus RTU), беспроводной BLE, беспроводной 2G/3G, сигналы напряжения/частоты или тока.

Эта гибкость позволяет интегрировать отдельные продукты со сторонними приложениями промышленного интернета вещей или использовать устройства «Технотон» в качестве штатного оборудования, например при проектировании новых объектов или модернизации старых машин.


Расходомер топлива DFM

Расходомеры топлива – это устройства прямого измерения расхода топлива в магистралях двигателя, которые используются для измерения фактического расхода топлива и времени работы ДВС, способны распознавать режимы работы «холостой ход» и «оптимальный расход». Расходомеры DFM помогают выявлять неисправности топливной системы (повышенный расход), неоптимальную работу (продолжительный холостой ход), приписки расхода топлива и времени работы.


Датчики уровня топлива DUT-E

Датчики уровня DUT-E позволяют точно измерять остаток топлива в ба­ке, определять объемы дозаправки бака, обнаруживать сливы топлива и изменения в составе топлива.

По сравнению со штатными измерителями точность дополнительных датчиков уровня вы­ше – шаг измерения 0,1 мм. Кроме того, датчик предоставляет больше данных – не только уровень топлива, но и объем в литрах, температуру внутри бака.


Бесконтактные считыватели шины CAN J1939

Много полезных данных можно получить от ЭБУ двигателя, которые подключены по ши­не CAN. Например, температуру и давление масла, уровень ОЖ, обороты коленвала, наличие неисправностей (DTC). Для безопасного извлечения данных без электрического контакта с проводами используются считыватели Crocodile.


Конвертер данных Modbus-CAN

Конвертер используется либо для интеграции устройств сторонних производителей в систему телематики, ли­бо для получения данных из штатной электроники объекта. Например, если ДГУ оснащен контроллером, то параметры работы альтернатора удобнее извлекать именно из не­го по протоколу Modbus RTU. Конвертер вычитывает значения регистров Modbus и преобразует информацию в CAN для интеграции в общую шину данных.


Цифро-аналоговый преобразователь MasterCAN DAC

При отсутствии цифрового контроллера и (или) при необходимости получения сигналов аналоговых устройств (датчиков, ре­ле, ламп) используется цифроаналоговый преобразователь в CAN. Также MasterCAN DAC может управлять аналоговым оборудованием с помощью CAN-сообщений: например, переключить реле топливного насоса при достижении определенного уровня топлива в расходном баке ДГУ или активировать аварийный останов ДВС при обнаружении высокой температуры ОЖ.


Телематический шлюз CANUp

Это терминальное устройство собирает данные от всего оборудования по ши­не CAN J1939/S6 и передает информацию на интернет-сервер по 2G/3G, а также напрямую пользователю по e‑mail и СМС в обход сервера. Шлюз CANUp способен распознавать быстрые изменения параметров в интервале 0,1…1 с и сигнализировать пользователю о возникновении ситуации, требующей внимания оператора.


Телематика «Технотон» для дизель-генераторных установок

Телематика дизель-генераторов – одно из применений промышленного интернета вещей, предназначенное для удаленного мониторинга работы отдельных ДГУ, ДЭС, а также систем на основе дизель-электрических агрегатов, например дизель-солнечных станций.

Задачи, решаемые с помощью внедрения телематики ДГУ (рис. 2):
- контроль расхода топлива ДВС и уровня топлива в баке;
- мониторинг времени работы и нагрузки ДВС, параметров технических жидкостей;
- контроль текущих параметров работы альтернатора;
- контроль вырабатываемой мощности;
- слежение за соблюдением регламента запуска, мониторинг наработки ДГУ, планирование техобслуживания по фактическому состоянию;
удаленная диагностика неисправностей, предотвращение поломок и простоев;
- автоматизация подачи топлива, удаленное управление реле.

Ris_2_small.jpg

Рис. 2. Задачи, решаемые с помощью внедрения телематики ДГУ (увеличить изображение)

Помимо передачи информации на интернет-сервер данные можно интегрировать в SCADA-пакет, используемый локально. На рис. 3 представлена схема интеграции данных системы контроля и автоматической прокачки топлива нескольких ДГУ, используемых в качестве источника электроснабжения в одном из национальных заповедников Чили.

Ris_3_small.jpg

Рис. 3. Схема интеграции данных системы контроля и автоматической прокачки топлива нескольких ДГУ в SCADA-пакет (увеличить изображение)


Развитие продуктов и решений для промышленного интернета вещей

Промышленный интернет вещей внедряется все шире, применение затрагивает различные отрасли промышленности:
- автономное электроснабжение в отдаленных регионах;
- резервное электроснабжение АЗС, строительных площадок, транспортной инфраструктуры, производств, административных зданий;
- резервное электроснабжение вышек сотовой связи, телекоммуникационных узлов и центров хранения и обработки данных;
- промышленная вентиляция и отопление (HVAC);
- геологоразведка и нефтедобыча, буровые установки кустового бурения;
- горнодобывающая промышленность.

А поскольку отрасли специфичны, то возникают специфические отраслевые задачи и технические требования. Следовательно, да­же в самые универсальные устройства всегда потребуется внести изменения («такое же, но с перламутровыми пуговицами»).

Благодаря используемым технологиям (IoT Burger, S6, S7) и наличию квалифицированных специалистов инжиниринговое подразделение «Технотон» оперативно и с минимальной трудоемкостью прорабатывает специфические требования своих партнеров по внесению изменений в серийные продукты – от изменения характеристик выходного сигнала до разработки новой логики обработки данных внутри устройства.

Промышленный интернет вещей имеет огромный потенциал и в ближайшие 15–20 лет кардинально изменит подходы к мониторингу и управлению мобильными и стационарными объектами, как когда-то рынок мобильной связи изменил нашу повседневную жизнь. Не зря этому явлению дали название Четвертая промышленная революция (Индустрия 4.0).

Растущий интерес потенциальных пользователей к промышленному интернету вещей создает спрос на новые применения и новые решения, что, как известно, порождает предложение. Компания «Технотон» будет ра­да новым партнерам на этом долгом и интересном пу­ти технологического развития.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 1(91)_2021

СП «Технотон», Минск, Беларусь,
тел: + (375 17) 240‑3973,
e‑mail: info@technoton.by,
сайт: jv-technoton.com


Вихревые расходомеры-счетчики Элемер
Сертификат соответствия сейсмостойкости. Природный газ, попутный нефтяной газа, воздух, кислород.
www.elemer.ru