GEM Complex Event Processing for Industry 4.0 Applications
GEM PRECARE प्लेटफॉर्म निर्माताओं को विरासत मशीनों में अपने निवेश को बनाए रखते हुए, उद्योग 4.0 में परिवर्तन करने में सक्षम बनाता है; इस प्रकार, दक्षता, उत्पादकता और गुणवत्ता में सुधार के लिए सेंसर डेटा तक रीयल-टाइम पहुंच की क्षमता का दोहन करने में सक्षम होना। प्रोसेस डेटा तक रीयल-टाइम पहुंच सेंसर की तैनाती के माध्यम से संभव हो गई है और प्रक्रिया नियंत्रण और निगरानी में महत्वपूर्ण है। जटिल घटना प्रसंस्करण, या सीईपी संक्षेप में, क्लाउड के किनारे पर या मशीन पर ही पर्याप्त प्रसंस्करण शक्ति के साथ हार्डवेयर प्लेटफॉर्म की आवश्यकता होती है। GEM Precare शक्तिशाली GEM एजेंटों के उपयोग के माध्यम से सेंसर डेटा के एज प्रोसेसिंग का समर्थन करता है। ये एजेंट एआरएम, एमआईपीएस और x86 एम्बेडेड प्रोसेसर के साथ-साथ विभिन्न लिनक्स फ्लेवर और रीयल-टाइम ओएस जैसे एम्बेडेड ओएस के आधार पर एम्बेडेड हार्डवेयर प्लेटफॉर्म की एक विस्तृत विविधता का समर्थन करते हैं। इसके अलावा, GEM एजेंट प्रोग्राम करने योग्य हार्डवेयर, जैसे FPGAs, और त्वरक, जैसे DSPs का भी लाभ उठा सकते हैं। मशीन के प्रदर्शन डेटा तक रीयल-टाइम एक्सेस से प्राप्त एक अन्य महत्वपूर्ण लाभ डेटा एनालिटिक्स करने और मशीन लर्निंग तकनीकों को लागू करने की क्षमता है। स्पॉट ट्रेंड्स जो भविष्यवाणी कर सकते हैं कि रखरखाव कब शेड्यूल करना है। नियोजित रखरखाव की तुलना में भविष्य कहनेवाला रखरखाव का लाभ यह है कि पूर्व मशीन के डाउन-टाइम की मात्रा को कम कर देता है, क्योंकि मशीन के वास्तविक प्रदर्शन या स्थिति की परवाह किए बिना इसे अब नियमित अंतराल पर सेवित नहीं किया जा रहा है, लेकिन केवल एक तक पहुंचने के मामले में प्रीसेट अधिकतम सहिष्णुता स्तर, जिसके समय का अनुमान मशीन के डेटा पैटर्न में समय के साथ रुझानों से लगाया जा सकता है। इस प्रकार, भविष्य कहनेवाला रखरखाव समग्र उपकरण प्रभावशीलता को बढ़ाता है, या संक्षेप में ओईई। मशीनों और उत्पादन प्रक्रियाओं में उपयोग की जाने वाली मोटरें बहुत आम हैं और वास्तविक समय में उनकी निगरानी करने की क्षमता महत्वपूर्ण रूप से महत्वपूर्ण है। GEM ने इंटेल और B&R ऑटोमेशन के सहयोग से एक एंड-टू-एंड मोटर कंट्रोल और मॉनिटरिंग सॉल्यूशन विकसित किया है, जो सीईपी के लिए बहुमुखी और शक्तिशाली GEM एजेंटों और मॉनिटरिंग और प्रेडिक्टिव मेंटेनेंस के लिए GEM प्रीकेयर क्लाउड प्लेटफॉर्म का लाभ उठाता है। नीचे दिखाया गया प्रक्रिया आरेख प्रवाह नियंत्रण अनुप्रयोग उदाहरण दर्शाता है। एक पंप का नियंत्रण एक पाइप में प्रवाह दर को नियंत्रित करता है, और एक सुरक्षा वाल्व पाइप के अंदर अधिक दबाव को रोकता है
पाइप के लिए इस सेटअप में नियंत्रित किए जाने वाले महत्वपूर्ण पैरामीटर दबाव, प्रवाह दर और प्रवाह पथ हैं। उत्तरार्द्ध एक सुरक्षा वाल्व द्वारा नियंत्रित किया जाता है। पंप के लिए ये महत्वपूर्ण पैरामीटर पंप के मोटर तापमान, आरपीएम, वर्तमान खपत, कंपन और ध्वनिक शोर हैं। पाइप का दबाव और प्रवाह दर सीधे पंप की मोटर के आरपीएम से प्रभावित होती है। इन मापदंडों की निगरानी और मोटर और सुरक्षा वाल्व को नियंत्रित करने के लिए सिस्टम आरेख नीचे दिखाया गया है।
इंटेल साइक्लोन वी एसओसी एफपीजीए के साथ एक पीसीआई ऐड-ऑन कार्ड मोटर चालू खपत, आरपीएम और तापमान का वास्तविक मोटर नियंत्रण और संवेदन करता है। B&R ऑटोमेशन का एक X20CP PLC कंपन और ध्वनिक शोर की निगरानी करता है। एक इंटेल स्काईलेक x86-आधारित कंप्यूटर GEM एजेंट चलाता है और क्लाउड में चल रहे GEM PRECARE प्लेटफॉर्म के साथ ईथरनेट पर संचार लिंक प्रदान करता है। यह कंप्यूटर एक गेटवे के रूप में एक ही समय में कार्य करता है और ईथरनेट पर B&R Automation X20CP PLC के साथ संचार करता है। एक GEM एजेंट साइक्लोन V FPGA में एंबेडेड ARM प्रोसेसर पर चलता है, जो मोटर मापदंडों को एकत्रित करता है। एक अन्य GEM एजेंट Intel Skylake CPU पर आधारित कंप्यूटर पर OPC-UA क्लाइंट मोड में चलता है। यह एजेंट FPGA पर GEM एजेंट से और B&R ऑटोमेशन X20CP PLC से आने वाले सेंसर डेटा एकत्र करता है। यह पीएलसी ओपीसी-यूए सर्वर मोड में चलता है। ओपीसी-यूए क्लाइंट/सर्वर मॉडल यह लाभ जोड़ता है कि नेटवर्क में विभिन्न संस्थाओं के बीच सभी संचार खुले उद्योग मानकों के अनुरूप हैं। GEM PRECARE डैशबोर्ड नीचे दिखाया गया है। डैशबोर्ड पाइप के दबाव और प्रवाह के साथ-साथ वास्तविक समय में पंप के मोटर तापमान को प्रस्तुत करने के लिए गेज विजेट का उपयोग करता है। पंप मोटर आरपीएम और वर्तमान खपत, साथ ही पंप मोटर कंपन और ध्वनिक शोर वास्तविक समय में ग्राफ विजेट में दिखाए जाते हैं। सुरक्षा वाल्व की स्थिति "ट्रैफ़िक लाइट" विजेट द्वारा प्रदर्शित की जाती है, जो वाल्व के खुले या बंद होने पर संबंधित प्रकाश पर स्विच करता है।
The complex event processing (CEP) rules implemented for the control of the motor are as follows:
- If motor temperature exceeds temperature threshold level 1 and motor RPM exceeds RPM threshold, then the GEM Agent will start reducing the RPM; the GEM PRECARE platform will display a high temperature alarm and the action undertaken by the GEM Agent to prevent a catastrophic failure, until the temperature has dropped again below temperature threshold level 1.
- If motor temperature exceeds temperature threshold level 2 and motor RPM exceed RPM threshold, then the GEM Agent will immediately reduce the motor RPM to zero and simultaneously open the safety valve to relieve pressure in the pipe; the GEM PRECARE platform will display a catastrophic high temperature alarm and the action undertaken by the GEM Agent, until the temperature has dropped again below temperature threshold level 1.
- If motor RPM exceeds RPM threshold and pipe pressure exceeds pressure threshold 1, then the GEM Agent will start reducing the RPM; the GEM PRECARE platform will display a high pressure alarm and the action undertaken by the GEM Agent to prevent a catastrophic failure, until the pressure has dropped again below pressure threshold level 1.
- If motor RPM exceeds RPM threshold and pipe pressure exceeds pressure threshold 2, then the GEM Agent will immediately reduce the motor RPM to zero; the GEM PRECARE platform will display a catastrophic high pressure alarm and the action undertaken by the GEM Agent, until the pressure has dropped again below pressure threshold level 1.
The above illustrates the power and advantage of the GEM Agent in order to execute edge CEP for time-critical monitoring and control. This allows the GEM Agent to take immediate action and do so autonomously rather than under control of GEM PRECARE.
The same motor control instance can be repeated many times in a large plant with multiple motors and safety valves, such as in a distillery for instance. Each instance is connected via the GEM Agents to the GEM PRECARE platform. Whereas the GEM Agents perform control and CEP at the edge, the GEM PRECARE platform is fed data from all motor control instances in the plant, allowing it to present a dashboard for each instance, calculate OEE, MTBF and MTBA for each instance as well as for the entire plant, and analyze the monitored signals to create predictive maintenance models.
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