Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Využití chytrých zásuvek v průmyslu

V době průmyslu 4.0 a IIoT se do popředí zájmu dostává spolehlivé získávání dat. Ve výrobních podnicích se pro optimalizaci a zefektivňování jejich činnosti čím dál více využívají nástroje z oboru informatiky. K získávání informací o zařízeních je možné využít tzv. chytré zásuvky. 

Chytré zásuvky od českého výrobce překvapí profesionálním provedením, spolehlivostí a možností jednoduché integrace do stávajících systémů. Nejenže poskytují velmi přesná data o měření spotřeby, ale jsou také akčním prvkem pro dálkové ovládání napájení připojených zařízení. 

Od výpočetní techniky k internetu věcí

Česká společnost NETIO products, a. s., vyrábí chytré elektrické zásuvky (PDU – Power Distribution Unit), nejčastěji využívané k monitorování a řízení napájení v rozváděčích pro výpočetní techniku nebo v oblasti digital signage k dálkovému ovládání výstupů. Historie produktů pro trh výpočetní techniky sahá až do roku 2009. Na Linuxu postavené „chytré zásuvky“ typu NETIO 4x (obr. 1, obr. 2) podporují otevřenou komunikaci prostřednictvím rozhraní API (Application Programming Interface) pro M2M a do sítě je lze připojit prostřednictvím sítí LAN a WiFi a. Specialitou některých modelů je podpora zákaznických skriptů v jazyce Lua, které rozšiřují vestavěné funkce.

Univerzálnost a rozsah otevřeného API jsou jedněmi z unikátních vlastností těchto částečně průmyslových „chytrých zásuvek“. Čtenáře Automy možná překvapí např. podpora protokolu Modbus TCP. Jde o jeden z nejrozšířenějších protokolů pro průmyslovou komunikaci, ale uplatňuje se i v oblasti chytrých domů a řízení napájení. Díky protokolu Modbus TCP mohou správci systémů inteligentní zásuvky NETIO ovládat a monitorovat na dálku.

Od levných řešení z Asie se tyto zásuvky odlišují podporou otevřeného API a celkovou spolehlivostí. Zásuvky NETIO lze použít v prostředí s provozní teplotou od –20 do +75 °C. Dalšími důležitými parametry jsou přesnost měření elektrických veličin (odchylka do 1 %), zpětná kompatibilita a další podpůrné funkce, jako např. Independent Power Control, Power Up State nebo Zero Current Switching (spínání v proudové nule, které chrání jak samotnou zásuvku, tak i připojené zařízení). 

Skupina produktů PowerCable

PowerCable xxx je nová řada napájecích kabelů s WiFi, které měří spotřebu připojeného zařízení a jejichž výstup lze dálkově ovládat. Skupina produktů PowerCable xxx je určena pro profesionální použití. Jednotlivé produkty se liší podporou různých protokolů M2M a tím se také profilují do různých oblastí využití. 

Cloudová verze PowerCable MQTT

Pro připojení do cloudové aplikace (např. v platformě MS Azure) je určena verze Power Cable MQTT. Protokol MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) se pro připojení do cloudových služeb pomalu stává standardem. Podporuje ho většina aplikací a je dobře zabezpečen. PowerCable MQTT podporuje ale také další protokoly používané v těchto aplikacích, např. HTTP(S) push ve formátu XML/JSON. 

Průmyslová verze PowerCable Modbus

Modbus TCP je stále jeden z nejpopulárnějších protokolů v průmyslu. Potřebuje-li uživatel z PLC ovládat nejen ventil, ale také elektrickou zásuvku umístěnou někde v budově na stejné síti, zvolí PowerCable Modbus (obr. 3). Je to levnější řešení než použít reléový výstup a dodatečně osazovat drátové připojení do rozváděče.

Průmyslová verze rovněž podporuje protokol Telnet, oblíbený v jednoduchých úlohách a v AV technice. 

PowerCable REST pro aplikace v oblasti IT

Označení REST (Representational State Transfer) zahrnuje několik protokolů na bázi HTTP nebo HTTPS, které se používají ve vnitřní síti LAN ke čtení, editování nebo mazání informací ze serveru pomocí jednoduchých volání HTTP. Výhodou HTTP je kompatibilita ve firemních sítích a dlouhodobá stabilita. Čtenáři časopisu Automa ocení snadné připojení a příklady použití v prostředí Node-RED (Node-RED je programovací nástroj a editor pro propojování hardwarových zařízení, API a online služeb). 

Verze PowerCable IQRF

Zákazníci v některých projektech nedůvěřují kvalitě pokrytí a dostupnosti WiFi v místě instalace měřených zásuvek. Nahrazení nedostupného ethernetového připojení a nespolehlivé sítě WiFi sítí IQRF, která funguje na 868 MHz, je vítanou alternativou např. v obchodních centrech. Český ekosystém bezdrátové sítě mesh IQRF je podporován sdružením IQRF Aliance. 

Proč využívat chytré zásuvky v průmyslu?

V průmyslu jsou odvětví, která mají velký potenciál v úsporách energie. Zásuvky NETIO podnikům pomáhají se zefektivněním využití jejich energetických zdrojů na základě měření spotřeby energie. Uživatel může vzít energetické údaje, dát je do kontextu své organizace a výroby a přijmout tak strategická rozhodnutí, která vedou k efektivnějšímu využití elektrické energie.

Dalším využitím chytrých zásuvek v prů­myslu je prediktivní údržba (predictive maintenance), jejímž cílem je nejprve předpovědět, kdy by mohlo nastat selhání zařízení, a poté selhání předejít provedením údržby zařízení. Zásuvky NETIO v tomto hrají podstatnou roli tím, že dodávají velmi přesná data o spotřebě daného zařízení a dalších elektrických veličinách (proud, výkon, energie, celkový skutečný účiník TPF, fázový posun a další), s jejichž pomocí lze posoudit stav provozovaného zařízení.

Příklady z praxe jsou velmi individuální, jednoduchým příkladem pro ilustraci může být např. čerpadlo vody s ucpaným filtrem – roste-li spotřeba a klesá-li výkon, je třeba filtr vyčistit. Pravidelný servis zařízení nemusí být vždy ekonomický a prováděním údržby pouze v momentě, kdy je skutečně třeba, mohou podniky ušetřit své zdroje a využít je efektivněji v jiné oblasti činnosti. 

Shrnutí

Skupina napájecích kabelů PowerCable xxx není určena jen pro domácí použití a malé kanceláře (SOHO – Small Office, Home Office), jako většina podobných produktů. Měření spotřeby a vývoj TPF jednoho zařízení dává smysl i pro mnoho úloh v průmyslu.

Český výrobce NETIO products ohlásil, že kromě dosavadních verzí inteligentních zásuvek do 19" rozváděče uvede na trh do konce roku softwarově kompatibilní produkty také v provedení na lištu DIN.

(NETIO products, a. s.)

Obr. 1. Inteligentní zásuvka NETIO PowerPDU 4C – pohled ze strany napájecích konektorů

Obr. 2. Inteligentní zásuvka NETIO PowerPDU 4C – pohled ze strany komunikačních rozhraní

Obr. 3. Napájecí kabel PowerCable Modbus