Se arkivet med udgivelser af Aktuel Elektronik her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her
EMBEDDED/COMPUTER Prisoptimal vibrationsmonitering til olie- og gasindustrierne På grund af de mange faktorer, der stiller krav om forebyggende vedligehold i gas- og petrokemiske industrier, skal fejl kunne forebygges, før de manifesterer sig, og forebyggende vedligehold kan have en meget positiv indflydelse på drift og økonomi sammenlignet med andre industrisektorer Af Stephen Mooney, IIOT-produktsalgschef, Advantech Olie-, gas- og andre petrokemi- ske behandlings- og distribu tionssystemer udviser en række egenskaber, der adskil- ler dem fra så mange andre in- dustrier. Distributionsnetværk dækker for eksempel meget store geografiske områder, og arkitekturen består af utal- lige små installationer foruden nogle få meget komplekse og centraliserede proces- og produktionsanlæg. Meget maskineri er placeret i fjerne områder, der også er svært til- gængelige, og hvor energifor- syning og kommunikationsin- frastruktur er begrænset. Dertil kommer, at mange af disse in- stallationer også er klassificere- de som ”farlige”, hvorved elek- tronik ikke ligefrem er egnet til disse krævende omgivelser. Systemerne består af et stort antal elektromekaniske kom- ponenter som pumper, ventiler og doseringsanlæg, der slides mekanisk, og hvor forseglinger ældes og brydes ned. Desuden betyder høje værdier af de pro- dukter, som spildes i tilfælde af lækager, at slid og skader kan få betydelige økonomiske og miljømæssige omkostninger, ligesom fejl kan give risici for tab af liv som følge af petroke- miens grundlæggende eksplo- sive natur. På grund af de mange fakto- rer, der stiller krav om forebyg- gende vedligehold i gas- og petrokemiske industrier, skal WISE-2410X er en sensor, der måler vibrationer i tre akseretninger, og som kan give otte forskellige vibrationskarakteristika som korte datapakker til en overliggende gateway. fejl kunne forebygges, før de manifesterer sig, og forebyg- gende vedligehold kan have en meget positiv indflydelse på drift og økonomi sam- menlignet med andre indu- strisektorer. Udfordringen ligger i adgangen til de data, der optræder forud for fejl i de mange elektromekaniske komponenter, som indgår i olie- og gassystemernes ofte meget unikke karakteristika med vanskelig adgang og rin- ge kommunikationsforhold. Heldigvis findes der løsninger, som imødegår de nævnte pro- blemer gennem en kombina- tion af spirende og innovative teknologier. Først og fremmest er forholdet mellem proces- sorbåndbredden og forbruget ændret i en grad, så applika- tioner, der ville have været utænkelige for nogle få år si- den i traditionelle embeddede pc-systemer, i dag kan fungere ved langt lavere effektbudget- ter – og eventuelt fra interne batterier, så måling og styring kan installeres direkte – og kapslet – i ex-farlige områder. For det andet er der i dag low- power trådløse radionetværk, der kan dække selv meget store geografiske områder med minimale energibehov. Desuden er udviklingen og udbredelsen af kommuni- kations edge gateways gået lynhurtigt fremad over de seneste år, så man nu kan im- plementere offentlige, private eller hybride dataopsamlings- og distributionsnetværk for at balancere pris, ydelse og sik- kerhedsforhold. Kombinationen af teknisk udvikling og innovation er demonstreret meget tydeligt i fjernvibrationsmonitering, der i øvrigt i udtalt grad svarer godt til behovet i olie- og gas- industrierne. Vibrationsmonitering og forebyggende vedligehold Teorien er bredt anerkendt. Hvis et elektromekanisk sy- Alt i komponenter Eksperter i komponentsourcing: • Lagerførende og kort leveringstid af Xilinx, Altera, Microchip samt TI • In-house testfaciliteter • Attraktive priser • Rammeaftaler Problemknusere: • Ingen opgaver er for små • Alt leveres ifølge JEDEC J-STD-020D samt IDEA STD-1010B • Alt leveres testet og med 12 måneders garanti 18 nr. 7 | juni 2024 - Lindeengen 24 l DK-2740 Skovlunde, Denmark P: +45 4484 3331 l www.brelectronics.dk
EMBEDDED/COMPUTER stem vibrerer mere end nor- malt, er det en klar indikation af, at noget er på vej til at gå galt, og inspektion samt ser- vice er nødvendig. Det fine er, at operatører kan gå væk fra traditionel planlagt service, så man ikke skal inspicere (og po- tentielt skade) velfungerende maskiner, til behovsstyret ved- ligehold, hvad der giver færre servicebesøg og en bedre ud- nyttelse af ressourcerne. Det gælder af ovennævnte årsager især for olie- og gasindustrien. Historisk har man monite- ret vibrationer over en given sample-periode med behand- ling af rå accelerometerdata, der har skullet give mening i vibrationsinformationerne, og det har som sådan forhindret brug af små, batteridrevne målere. Det samme har været gældende for transmission af vibrationsdata fra en remote site til upstream analyse og re- aktion. Fortrådede løsninger har ikke været en mulighed for en lang række olie- og gas installationer, og omvendt har trådløse løsninger været for energikrævende og dyre til masseudbredelse – selv i sik- kerhedskritiske applikationer. De problemer er dog løst med dagens teknologi. Fremskridt i databehandlingsydelsen har fulgt Moores Lov, så der nu er masser af båndbredde inden for selv meget lave effektbud- getter. Samtidigt betyder de nyere wide-area, low-power radionetværk som LoRa, at det nu er muligt at retrofitte vibrationsmonitering til et mekanisk udstyr i eksempel- vis et farligt område, hvor der hverken er netforsyning eller kommunikationskonnektivi- tet til stede. LoRaWAN LoRa er en low-power radio- teknologi i det licensfri radio- spektrum. LoRa giver en stor arealdækning til primært low- speed, envejskommunikation med ekstremt lave energibe- hov, så det er muligt at desig- ne sensorer og apparater, der kan fungere i lange perioder med kun en simpel batterifor- syning. Advantechs WISE-6610-gateway kan fungere som vært for op til 100 LoRaWAN-devices og dermed dække et meget stort geografisk område med en integreret netværksløsning, der understøtter flere protokoller afhængigt af ønsket om kommunikation og højere hierarkier. Selv om LoRa definerer trans- missionsrater, pakkestørrelser og transmit duty cycles, kræ- ver LoRa ingen definitioner eller restriktioner i forhold til de data, der skal transporteres inden for protokollens con- straints, så en LoRa-kompo- nent fra én producent kan må- ske være svær at konnektere til et LoRa-netværk fra en an- den producent eller udbyder. For at imødegå disse opera- tive begrænsninger er LoRa- WAN bygget op omkring den grundlæggende LoRa-trans- port for at give standardise- rede metoder til konnektering og transmission af data fra fjerne devices til et opsam- lingspunkt. Sidstnævnte er også kendt som netværks- serveren, og den fungerer også som oversætter for de modtagne LoRaWAN-data til et mere brugerorienteret for- mat, og – i tilfældet offentlige LoRaWAN-serviceudbydere – indgår disse data i en lagrende database, der efterfølgende kan adspørges asynkront med hensyn til de modtagne data. Et LoRaWAN-netværk har en stjernetopologi med en række adgangs-gateways, der hver især dækker et geogra- fisk område til konnektering af fjerntliggende sensorer og apparater. Disse public ac- cess gateways fremsender de modtagne data gennem netværksserveren via en kraf- tigere forbindelse med højere båndbredde som eksempelvis et mobilnet eller en Ethernet- forbindelse. Advantechs access gateways supporterer denne driftsform, men kan vitalt også fungere i en tilstand, hvor gatewayen har en indbygget netværks- server, hvorved videre data- transmissioner bliver konver- teret til et format, der øjeblik- keligt kan kobles til it- eller Scada-systemer uden behov for en public service-operatør. På den måde kan man opbyg- ge private LoRaWAN-netværk, så man reelt ”ejer” data lige fra kilden frem til applikationen. Advantechs WISE-2410 og WISE-6610 Advantechs løsning består af to hovedkomponenter, nem- vibrationskarakteristika efter ISO 10816 samlet i en kom- pakt, IP65-tæt kapsling, der kan fungere med interne (ud- skiftelige) batterier i op til to år ved temperaturområdet 0 til +70 grader Celsius. WISE-2410X opfylder kravene i IECEx Zone 2 og ATEX2 for installation i eksplosionsfar- lige områder sammen med en Zone 21-godkendelse for brug i støvfyldte miljøer. Med support af en række montage- muligheder kan sensoren let monteres på ethvert mekanisk eller elektromekanisk maski- neri i petrokemiske anlæg, hvorfra sensoren vil kunne le- vere brugbare vibrationsdata inden for få minutter. WISE-6610-gatewayen kan fungere som vært for op til 100 LoRaWAN-devices og kan integrere dem i enten et of- fentligt eller privat setup. Med sine muligheder for hand-off til enten Ethernet eller mo- bilnet kan WISE-6610 fungere som en traditionel LoRaWAN- gateway i systemer, hvor en central LoRaWAN-netværks- server allerede er til stede. Det er dog vigtigt at vide, at gate- Historisk har man moniteret vibrationer over en given sample-periode med behandling af rå accelerometerdata, der har skullet give mening i vibrationsinformationerne, og det har som sådan forhindret brug af små, batteridrevne målere. lig den trådløse WISE-2410X vibrationssensor og den indu- strielle WISE-6610 LoraWAN- gateway. WISE-2410X er en kompakt eksplosionssikker, trådløs LoRaWAN-vibrationssensor, der er kompatibel med både offentlige og private LoRa- WAN-netværk. Den bruger et indbygget tre-akset accelero- meter og en temperatursen- sor til beregning af i alt otte wayen også kan fungere som en selvstændig netværksser- ver, hvor den konverterer de modtagne LoRaWAN-data til MQTT – eller fungere som et RESTful-interface for direkte anvendelse i proprietære sy- stemer. Alternativt kan den arbejde med Modbus TCP- protokollen i et traditionelt Scada-miljø, så man derved kan opbygge fuldstændig private og lukkede netværk. WISE-6610-gateways kan også fungere med redundans, så de giver en høj grad af konnekti- vitet i forhold til den opsam- lede vibrationsinformation. Til mere end vibrationer Ud over WISE-2410 leverer Advantech et stort antal LoRa- WAN-dataopsamlingsmodu- ler, der kan integrere inputs fra traditionel instrumentering i analoge og digitale sensorer i et netværk. Det gør opsamling af endnu mere righoldige data og diagnostik samt statusin- formation mulig og giver der- med basis for en langt mere effektiv planlægning af vedli- geholdsrutiner. Prisen for vedligehold i olie- og gasindustrien er betyde- lig, og drift af aktiver over meget store geografiske om- råder, der kan være svært til- gængelige, gør ikke opgaven hverken lettere eller billigere – primært som følge af mang- lende netforsyning og kom- munikation. Historisk har man forsøgt at minimere fejl – med følgen- de nedlukning af maskiner downstream i systemet gen- nem meget omfattende ved- ligeholdsprogrammer, men de hyppige og ofte unødven- dige eftersyn har været dyre for de petrokemiske selska- ber. Derfor er behovsbaseret vedligehold med LoRaWAN med gatewayen WISE-6610 og den kompakte batteridrevne sensor, WISE-2410X, en oplagt mulighed for at gøre vedlige- holdsarbejdet både bedre og billigere. Det er så samtidig en robust model, der kan inte- grere adskillige flere målesy- stemer i enten offentlige eller private – og om ønsket fuldt lukkede – netværk, hvor gate- wayen i praksis også fungerer som netværksserver – og det er løsninger, som Advantech løbende udbygger med end- nu flere sensorprodukter og løsningsmodeller, der kan bru- ges uanset den overliggende protokol i de øvre hierarkier i systemet. ALWAYS ALIGNED FLOATING CONNECTORS // WWW.HARWIN.COM/FLECTO Harwin Flecto-konnektorer er fine-pitch board-til-board konnektorer med høje pin-antal og en perfekt alignment, high-speed datatransmission, optioner til mixed-signal og power samt multiple mating-højder. CONNECT TECHNOLOGY WITH CONFIDENCE. Flecto third page horizontal March 24 Aktuel Elektronik.indd 1 - nr. 7 | juni 2024 22/03/2024 08:51 19