Datenkommunikation in rauen Umgebungen

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Dank fortschrittlicher Technologie und dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) k├Ânnen Fabrikanlagen und -standorte heutzutage ordnungsgem├Ąss ├╝berwacht und St├Ârungen mithilfe von elektronischen Steuerungen, Sensorikkomponenten und automatisierten Produkten fr├╝hzeitig erkannt werden. 

Bei der Datenkommunikation in rauen Umgebungen gibt es einiges zu ber├╝cksichtigen, da Faktoren wie Witterungseinfl├╝sse, lange Latenzzeiten, geringes Signal-Rausch-Verh├Ąltnis, Verbindungsprobleme, starke Vibrationen und hoher Druck, den Datenaustausch beeintr├Ąchtigen k├Ânnen.

Dieser Beitrag enth├Ąlt Produktempfehlungen und Beispiele f├╝r einen reibungslosen Datenaustausch zwischen Maschinen unter schwierigen Bedingungen wie extreme Temperaturen, korrosive Feuchtigkeit und auslaufendem Kraftstoff.

IIoT in rauen Umgebungen

Auch in rauen Umgebungen k├Ânnen Hersteller mithilfe von KI und dem IoT ihre Anlagen ordnungsgem├Ąss ├╝berwachen und somit ihre Produktion aufrecht erhalten. Die vorausschauende Wartung, die sich h├Ąufig auf Fehlerbereiche konzentriert, wird von Machine-Health-Systemen ├╝bertroffen, die industrielle IoT-Daten sammeln und mithilfe von KI-Algorithmen auswerten. Die autonomen Systeme sind in der Lage, diesen rauen Bedingungen standzuhalten und sch├╝tzen die Elektronik vor Sch├Ąden durch zu hohe magnetische und elektrische Felder. 

Einer der Hersteller, der Produkte bietet, die speziell f├╝r die Datenerfassung in rauen Umgebungen entwickelt wurden, ist Brainboxes. Das Unternehmen liefert Hardware-L├Âsungen f├╝r die Maschinen├╝berwachung und IIoT-Projekte. Mit einem Team hochqualifizierter Software- und Hardwareentwickler hat Brainboxes seit 1984 seine eigenen Kerntechnologien entwickelt, produziert und unterst├╝tzt. Das hat die Marke zu einem der weltweit f├╝hrenden Hersteller von industriellen Kommunikationsger├Ąten gemacht.

Maschinenbetrieb unter extremen Bedingungen Ôłĺ wie ist das m├Âglich?

Die Installation und der Anschluss von Ger├Ąten ist eine unglaubliche Herausforderung, da sich bestimmte elektronische oder sensorische Ger├Ąte in rauen Industrieumgebungen unterschiedlich verhalten k├Ânnen. Die Langlebigkeit des Systems h├Ąngt davon ab, wo die Daten erfasst werden und welches Ger├Ąt Sie verwenden. Einige Beispiele f├╝r schwierige Bedingungen in industriellen Anwendungen sind extreme Temperaturen, physikalische St├Â├če, elektrostatische Entladungen (ESD), Vibrationen und elektromagnetische St├Ârungen (EMI). 

Die L├Âsung sind IoT-f├Ąhige Maschinen. Moderne technologische Ger├Ąte sind mit Sensoren und Software ausgestattet, die Daten auch in rauen Industrieumgebungen erfassen und organisieren k├Ânnen. Zum Beispiel sind neue Automatisierungsprodukte von Brainboxes wie Industrial Ethernet Switches oder analoge Eingangsmodule, die die ├ťberwachung von Schl├╝sselkomponenten des automatischen Systems erm├Âglichen, so konzipiert, dass sie das ganze Jahr ├╝ber Messungen aus der Ferne erfassen. Wie das geht, erfahren Sie im Folgenden anhand eines konkreten Beispiels.

Automatisierung in der Antarktis

In der Antarktis fallen die Temperaturen im Winter unter -20 Grad bis zu extremen Tiefstwerten von -55 Grad. An 105 Tagen im Jahr herrscht zudem v├Âllige Dunkelheit. Trotz dieser schwierigen Umst├Ąnde, werden an der Halley Forschungsstation Daten f├╝r die ├ťberwachung des Erd-, Luft- und Weltraumwetters erfasst.

Die Britische Forschungsstation Halley VI im Weddellmeer ist die erste mobile Forschungsstation der Welt, die auf einem schwimmenden Schelfeis errichtet wurde. Dank der preisgekr├Ânten Spitzenforschung in den modernen Labor- und Wohnr├Ąumen der Station k├Ânnen Wissenschaftler dringende globale Probleme wie den Klimawandel und den Anstieg des Meeresspiegels sowie das Weltraumwetter und das Ozonloch untersuchen, das 1985 auf Halley entdeckt wurde.

Bild 1: Halley VI Forschungsstation auf dem Brunt-Schelfeis in der Antarktis. Quelle: British Antarctic Survey

Die Station ist mit einem innovativen autonomen Energiesystem ausgestattet, das von Ingenieuren des British Antarctic Survey (BAS) entwickelt wurde. Dieses System erm├Âglicht es dem BAS-Team, diese Messungen ohne die Hilfe von Bodenpersonal durchzuf├╝hren, indem es ein bahnbrechendes autonomes Energiesystem mit kontinuierlicher Treibstoff- und Datenzufuhr konstruiert. 

Die Station ist mit einer Mikroturbine ausgestattet. Dies ist das erste Mal, dass eine Mikroturbine in der Antarktis installiert wurde, um Instrumente autonom zu betreiben. Dadurch kann die BAS-Zentrale in Cambridge das System aus der Ferne ├╝berwachen, steuern und abschalten. Die BAS-Ingenieure installierten den Capstone-Mikroturbinengenerator, da er im Gegensatz zu herk├Âmmlichen Dieselgeneratoren neun Monate ohne Wartung auskommt und somit problemlos im Winter verwendet werden kann.

Im Inneren der Mikroturbine befindet sich ein analoges Eingangsmodul von Brainboxes, das das ganze Jahr ├╝ber hochpr├Ązise Messungen von Spannungen und Str├Âmen in rauen Umgebungen erfasst. Diese Module wandeln Signale aus der realen Welt in lesbare Daten um, die den Ingenieuren im Netzwerk ├╝ber 10.000 Meilen auf der ganzen Welt in Echtzeit zur Verf├╝gung stehen.

Bild 2: Forschungsstation Halley VI des British Antarctic Survey. Quelle: Brainboxes

Die analogen Eingangsmodule von Brainboxes sind im Inneren der Mikrogasturbine angebracht, um die F├╝llstandssensoren im Kraftstofftank zu ├╝berwachen und den Kraftstoffdurchfluss zu messen (Bild 2). Daf├╝r war es besonders wichtig eine stabile Temperatur im Inneren des Geh├Ąuses sicherzustellen, da externe Tanks mit einem Fassungsverm├Âgen von etwa 50 m┬│ Brennstoff durchschnittlich 140 Liter pro Tag in die Mikroturbine pumpen mussten. Mithilfe eines komplexen ├ťberwachungs-Dashboards, das Daten zum Kraftstoff, F├╝llstand, Druck und Ventilpositionen anzeigt, kann das Auslaufen des Kraftstoffs in Echtzeit ├╝berwacht werden.

Fazit

Maschinelles Lernen und KI k├Ânnen dazu beitragen, unerwartete Risiken zu bek├Ąmpfen und den Datenaustausch zu sch├╝tzen, weshalb sie eine Schl├╝sselrolle bei der Bek├Ąmpfung von St├Ârungen spielen. Aus diesem Grund werden viele Ger├Ąte aus der Ferne gesteuert, ohne dass sie von Mitarbeitern am selben Ort ├╝berwacht werden m├╝ssen. Wie wir oben dargelegt haben, l├Ąuft ein BAS-System seit fast 2 Jahren bei Temperaturen von bis zu -55┬░C, wobei das Personal nur in den Sommermonaten in der Station anwesend ist. Mit den Remote I/O-Modulen von Brainboxes k├Ânnen Sie wichtige Komponenten des Automatisierungssystems unabh├Ąngig von den extremen Bedingungen ├╝berwachen.

Sehen Sie sich hier das 3D-Modell des Halley VI Forschungszentrums an.

Produktempfehlung

Remote IO, Brainboxes

Funktionen:

  • 8 individuell programmierbare differentielle Kan├Ąle
  • An die 0-10 V und 4-20 mA Eing├Ąnge k├Ânnen alle Arten von Sensoren angeschlossen werden.
  • Fertigungsautomatisierung und Prozesssteuerung, integrierte DIN-Schienenmontage
  • -40┬░C bis +80┬░C Temperaturbereich Ôłĺ Sofortige ├ťberwachung von jedem Webbrowser aus
  • Mit einem programmierbaren Verst├Ąrker sind Messungen mit voller Aufl├Âsung bis zu 75 mV m├Âglich.

Industrial Ethernet Switches, Brainboxes

Funktionen:

  • Integrierte DIN-Schienenmontage 
  • Gesicherter 8-Port-Ethernet-Switch
  • Redundante duale Stromeing├Ąnge: von 5 bis 30 VDC
  • Eine Software ist nicht erforderlich. 
  • Industrieller Betriebstemperaturbereich: -40┬░C bis +80┬░C/ -40┬░F bis +176┬░F.
  • Unterst├╝tzung und Garantie 
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