Sistem sensor di IoT industri

Komponen kunci dari sistem industri modern adalah sensor yang memasukkan data ke pengontrol, monitor, dan teknologi operasional lainnya yang menjalankan pabrik. Jaringan sensor telah digunakan selama bertahun-tahun, tetapi munculnya internet telah memperluas peluang dan tantangan dalam menggunakan sistem sensor. Peluang dan tantangan desain juga telah berkembang seiring sensor menjadi bagian dari internet industri (IIoT).

Sensor memainkan berbagai peran di pabrik modern. Selain menyediakan data untuk kontrol proses, mereka membantu dalam penilaian kualitas, pelacakan aset, dan bahkan keselamatan pekerja. Munculnya perangkat lunak analitik berbasis cloud yang kuat dan kecerdasan buatan juga memungkinkan penggunaan data sensor untuk menurunkan biaya produksi melalui pengoptimalan proses dan pemeliharaan prediktif. Dan setelah dialihkan ke internet, data sensor dapat digunakan untuk berbagai penggunaan mulai dari manajemen pasokan hingga koordinasi global sumber daya produksi.

Untuk memenuhi banyak tujuan ini, ada berbagai jenis sensor yang tersedia, dengan versi baru dan yang lebih baik terus hadir. Penerangan, suhu, gerakan, posisi, kehadiran, penglihatan, gaya, aliran, dan komposisi kimia adalah beberapa jenis sensor yang paling umum. Hampir setiap jenis proses atau kondisi lingkungan memiliki jenis sensor yang sesuai dengan pengukurannya, tersedia dari perusahaan portofolio yang luas seperti TE Connectivity dan penyedia khusus seperti Aceinna .

Ada berbagai jenis sensor yang digunakan dalam industri yang memerlukan koneksi ke IoT. (Gambar:Postscapes)

Secara tradisional, informasi yang disediakan oleh banyak jenis sensor ini tetap menjadi sumber daya lokal, terbatas pada satu fasilitas atau bahkan satu mesin. Munculnya pilihan konektivitas berbiaya rendah dan area luas, bagaimanapun, telah membuka pintu untuk akses ke data sensor dari mana saja di dunia. Aksesibilitas ini telah membuka banyak pilihan untuk memanfaatkan data dan informasi sensor. Salah satu yang memicu minat langsung dan meluas adalah pemeliharaan prediktif, di mana komputer jarak jauh (di suatu tempat di cloud) yang menjalankan algoritme analitik yang kuat menggunakan data sensor untuk menentukan kesehatan mesin dalam waktu dekat untuk mengidentifikasi kebutuhan pemeliharaan yang mendesak sebelum peralatan gagal. Namun banyak aplikasi lain sedang diidentifikasi untuk memanfaatkan kemampuan menghubungkan sensor industri individual ke semua sumber daya dan pemangku kepentingan di dunia.

Sayangnya, tidak mudah untuk menghubungkan sensor ke internet dan melakukan sesuatu yang berguna dengan data, terutama jika berurusan dengan sistem sensor lama. Sensor industri menggunakan berbagai protokol untuk mengirim data mereka ke pengguna tradisional mereka. Internet, bagaimanapun, membutuhkan data dalam format TCP/IP, jadi setidaknya ada konversi protokol yang diperlukan. Hub atau gateway mungkin diperlukan untuk mengkonsolidasikan dan memusatkan data, terutama jika banyak sensor membutuhkan konektivitas. Dan data harus memiliki tujuan, yang berarti menggunakan layanan cloud untuk setidaknya menyimpan data untuk pengambilan nanti dan, seringkali, untuk melakukan pemrosesan data.

Koneksi bekerja dua arah, tentu saja, jadi menghubungkan sensor ke web memberikan peluang untuk konfigurasi dan kontrol jarak jauh. Ini juga memicu kebutuhan untuk memastikan keamanan data yang dikirim dan perintah kontrol yang masuk (lihat EE Times: Hari Saat IoT Industri Diretas ). Otentikasi, penyediaan, dan pemantauan status banyak sensor adalah kebutuhan tambahan yang muncul dari konektivitas. Dengan demikian, sensor industri IIoT sebenarnya adalah kumpulan perangkat keras dan perangkat lunak yang kompleks yang membentang dari perangkat di tepi hingga layanan di cloud. Bagaimana seseorang membangun koleksi ini sangat bervariasi menurut situasi. Untungnya, ada juga variasi besar dalam produk dan layanan yang tersedia untuk diterapkan oleh desainer.

Membawa sistem sensor ke IIoT membutuhkan ekosistem perangkat keras dan perangkat lunak yang kompleks. (Gambar:Teknologi Mengganggu)

Bagi banyak pengembang, sistem sensor lama akan menjadi kandidat IIoT. Peralatan industri biasanya memiliki masa pakai yang diukur dalam beberapa dekade, sehingga ada basis sensor besar yang terpasang yang memerlukan konversi ke konektivitas internet. Pengembang dapat memulai dengan menambahkan modul radio pintar, seperti dari Link Labs , yang dapat memanfaatkan antarmuka sensor yang ada dan menyediakan konversi protokol serta konektivitas yang diperlukan. Ada berbagai jaringan radio yang tersedia untuk dipilih, termasuk Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN, dan seluler. Pengembang yang menghubungkan sistem lama kemudian harus memilih di antara banyak penyedia layanan cloud dan penyedia perangkat lunak analitik yang menawarkan layanan industri.

Untuk desain sistem baru, ada beberapa opsi yang tersedia. Salah satunya, tentu saja, adalah menggunakan pendekatan desain seperti sistem lama, dimulai dengan sensor telanjang. Pengontrol harus ditambahkan untuk menyediakan antarmuka sensor dan keamanan data, bersama dengan radio untuk menangani konektivitas jaringan. Seperti halnya sistem lama, desainer kemudian harus mengatur layanan cloud.

Namun, pengembang tidak perlu bekerja sepenuhnya dari awal saat membuat sistem baru. Beberapa pendekatan berbasis platform telah muncul yang menyederhanakan penggabungan komponen sensor, pengontrol, dan radio dengan memungkinkan perakitan komponen yang kompatibel dan padu. Contohnya adalah platform M2.COM dikembangkan bersama oleh Arm, Advantech, Bosch Sensortec, Sensirion, dan Texas Instruments. Platform ini menggunakan faktor bentuk dan antarmuka standar untuk memungkinkan pengembang memilih sensor yang sesuai dan modul nirkabel dari salah satu dari banyak vendor yang berbeda, kemudian cukup sambungkan keduanya, instal agen perangkat lunak IoT platform, dan kembangkan program aplikasi mereka untuk membuat sensor modul yang kemudian dapat digunakan dengan berbagai platform cloud.

Merakit sistem sensor IIoT lebih sederhana saat menggunakan blok penyusun standar, seperti dengan platform M2.COM. (Gambar:M2.COM)