Perché si dice che nell'industria 4.0 fabbriche, l'architettura di comunicazione dei sistemi di compensazione del potere reattivo deve essere ristrutturata?

Durante l'attuazione dell'era 4.0 industriale, Geyue Electric, come produttore diapparecchiatura di compensazione reattiva a bassa tensione, La nostra azienda ha profondamente riconosciuto che l'intelligenza, la digitalizzazione e il networking sono diventate le tre caratteristiche più fondamentali delle fabbriche moderne. L'architettura di comunicazione tradizionale dei sistemi di compensazione del potere reattivo non è più in grado di soddisfare i requisiti più elevati di Industrial 4.0 in termini di efficienza, flessibilità e affidabilità della compensazione. La ricostruzione dell'architettura di comunicazione dei sistemi di compensazione di potenza reattiva non è solo una scelta inevitabile per l'aggiornamento tecnologico nel campo della compensazione dell'energia, ma anche una misura chiave per migliorare l'efficienza energetica di fabbrica e ridurre i costi operativi.

Limitazioni

I sistemi di compensazione di potenza reattiva tradizionali di solito impiegano cablaggio duro o semplici metodi di comunicazione degli bus di campo, come Modbus RTU o Can Bus. Questi metodi di comunicazione si sono comportati adeguatamente nell'ambiente industriale passato, ma i loro limiti diventano sempre più evidenti nel contesto dell'industria 4.0. In primo luogo, il tasso di trasmissione dei dati delle architetture di comunicazione tradizionale è relativamente bassa, il che non può soddisfare i requisiti di compensazione dinamica in tempo reale. Nell'ambiente del settore 4.0, le fluttuazioni del carico di potenza sono più frequenti e le apparecchiature reattive di compensazione dell'energia devono rispondere rapidamente alle variazioni della rete. Tuttavia, la comunicazione a bassa velocità può portare a ritardi di compensazione, influenzando seriamente la qualità dell'energia elettrica.

In secondo luogo, l'architettura di comunicazione tradizionale ha una scarsa scalabilità e compatibilità, che non favoriscono l'interconnessione delle attrezzature enfatizzate dall'industria 4.0. Nelle fabbriche moderne, è probabile che ci siano vari marchi e modelli di attrezzatura elettrica. I protocolli di comunicazione tradizionali non sono in grado di gestire questa situazione perché i tradizionali protocolli di comunicazione spesso mancano di supporto standardizzato, rendendo estremamente difficile l'integrazione del sistema. Inoltre, l'architettura tradizionale non è in grado di supportare l'analisi dei big data e il monitoraggio remoto, che è precisamente una delle capacità di base richieste dall'industria 4.0.

Nuovi requisiti

L'obiettivo principale dell'industria 4.0 è ottenere una produzione intelligente attraverso metodi basati sui dati. Questa tendenza richiede che il sistema di compensazione del potere (che è una parte importante dell'infrastruttura di potere della fabbrica) debba adattarsi di conseguenza. La nuova architettura di comunicazione deve soddisfare i seguenti requisiti chiave.

In primo luogo, la nuova architettura di comunicazione deve avere prestazioni elevate in tempo reale e alta affidabilità. Le linee di produzione in una fabbrica industriale 4.0 sono altamente automatizzate e il carico di alimentazione diventerà più dinamico. In tali circostanze, il sistema di compensazione della potenza reattiva deve essere in grado di completare la raccolta dei dati, l'analisi dei dati e l'emissione di istruzioni di controllo all'interno di millisecondi. Ciò richiede l'architettura di comunicazione per supportare la trasmissione di dati ad alta velocità e possiedere meccanismi di ridondanza per garantire che la comunicazione non venga interrotta.

In secondo luogo, la nuova architettura di comunicazione deve essere aperta e standardizzata. Industrial 4.0 sottolinea l'interoperabilità dei dispositivi, quindi il protocollo di comunicazione del sistema di compensazione della potenza reattiva deve supportare gli standard di comunicazione industriale tradizionali, come Profinet, Ethercat o OPC UA. Questi accordi non solo consentono connessioni di coordinamento senza soluzione di continuità tra vari dispositivi nel sistema di alimentazione, ma facilitano anche i benefici di integrazione tra il sistema operativo di livello inferiore e il sistema di gestione di livello superiore (come MES o ERP), raggiungendo ulteriormente la gestione verticale dei dati.

In terzo luogo, la nuova architettura di comunicazione deve supportare Edge Computing e Cloud Computing. Nel contesto dell'industria 4.0, il volume dei dati sta crescendo esponenzialmente. Il tradizionale metodo di elaborazione dei dati centralizzati non è più in grado di soddisfare i requisiti del nuovo ambiente. La nuova architettura di comunicazione deve supportare EDGE Calcolo, che consente ai dispositivi di compensazione della potenza reattiva non solo di completare la elaborazione dei dati e il processo decisionale a livello locale, ma anche caricare i dati chiave nel cloud per analisi e ottimizzazione approfondite.

Percorso tecnico chiave

Per raggiungere gli obiettivi di cui sopra, la riconfigurazione dell'architettura di comunicazione del sistema di compensazione del potere reattivo deve essere eseguita sia dalle prospettive hardware che software. In termini di hardware, le tradizionali interfacce RS485 o possono essere aggiornate alle interfacce Ethernet e persino supportare la comunicazione in fibra ottica per migliorare la capacità anti-interferenza durante il processo di compensazione della potenza reattiva. Allo stesso tempo, l'apparecchiatura dovrebbe essere dotata di un processore ad alte prestazioni per supportare le funzioni di calcolo dei bordi.

A livello di software, lo stack del protocollo di comunicazione deve essere aggiornato in modo completo. Ad esempio, l'adozione di protocolli di comunicazione basati su TCP/IP, come MQTT o DDS, può ottenere una trasmissione e una comunicazione efficienti di dati tra i dispositivi. Inoltre, le apparecchiature di compensazione di potenza reattiva dovrebbero supportare lo standard OPC UA per consentire l'integrazione senza soluzione di continuità con altri dispositivi intelligenti all'interno della fabbrica. OPC UA non solo fornisce un modello di dati unificato, ma supporta anche meccanismi di sicurezza delle informazioni, soddisfacendo completamente i requisiti di sicurezza dei dati del settore 4.0.

Un'altra tecnologia chiave è l'introduzione della tecnologia SDN (DEFINED DEFINED RETWORKING). Nei sistemi di alimentazione tradizionali, la rete di comunicazione è generalmente configurata staticamente. Tuttavia, nel contesto del settore 4.0, i requisiti di rete possono cambiare in qualsiasi momento. La tecnologia SDN consente la riconfigurazione dinamica della rete di comunicazione, regolando la larghezza di banda e il routing in base alle richieste in tempo reale, garantendo così che la comunicazione del sistema di compensazione del potere reattivo sia sempre nello stato ottimale.

Benefici effettivi

La ricostruzione dell'architettura di comunicazione del sistema di compensazione del potere reattivo non solo supera i limiti dell'architettura tradizionale, ma porta anche benefici economici e tecnici significativi alla fabbrica.

In primo luogo, la riconfigurazione dell'architettura di comunicazione del sistema di compensazione della potenza reattiva può migliorare la qualità della potenza e l'efficienza energetica della fabbrica. Un'architettura di comunicazione ad alta velocità e affidabile consente alle apparecchiature reattive di compensazione dell'energia di tenere traccia in modo più accurato dei cambiamenti di carico e ottenere una compensazione dinamica, riducendo così le perdite di linea e migliorando il fattore di potenza. Sulla base del caso effettivo di Ge Yue Electric, il sistema di compensazione della potenza reattiva con la nuova architettura di comunicazione può stabilizzare il fattore di potenza a oltre 0,95 e ridurre la perdita di potenza dal 5% al 10%.

In secondo luogo, la riconfigurazione dell'architettura di comunicazione del sistema di compensazione della potenza reattiva può ridurre significativamente i costi di funzionamento e manutenzione della fabbrica. Il tradizionale sistema di compensazione della potenza reattiva di solito richiede ispezione e regolazione manuale, mentre la nuova architettura di comunicazione supporta il monitoraggio remoto e la manutenzione predittiva. Attraverso la raccolta e l'analisi dei dati in tempo reale, il personale di manutenzione può rilevare in anticipo potenziali guasti, evitando arresti improvvisi. Inoltre, i protocolli di comunicazione standardizzati riducono la complessità dell'integrazione del sistema e riducono la difficoltà degli aggiornamenti e della manutenzione successivi.

Infine, la riconfigurazione dell'architettura di comunicazione del sistema di compensazione del potere reattivo può supportare l'aggiornamento intelligente della fabbrica. Industrial 4.0 non è semplicemente l'intelligenza di un singolo dispositivo, ma l'ottimizzazione collaborativa dell'intero sistema di produzione. Il sistema reattivo di compensazione del potere, come parte importante della gestione dell'energia, la riconfigurazione della sua architettura di comunicazione pone le basi per la fabbrica per raggiungere l'Internet delle cose energetiche (EIoT). Attraverso un'interazione efficiente con le attrezzature di produzione e i sistemi di gestione dell'energia, la fabbrica può ottimizzare ulteriormente l'utilizzo dell'energia e raggiungere la visione della produzione verde.

L'industria 4.0 ha sollevato requisiti più elevati per l'infrastruttura di potere delle fabbriche e la tradizionale architettura di comunicazione del sistema di compensazione del potere reattivo non è più in grado di adattarsi a questo cambiamento. Come produttore di apparecchiature di compensazione reattiva a bassa tensione, Geyue Electric ritiene che la riconfigurazione dell'architettura di comunicazione sia l'unico modo per ottenere una compensazione di potenza reattiva efficiente e intelligente. Adottando tecnologie di comunicazione ad alta velocità, aperte e sicure, il sistema di compensazione del potere reattivo non solo può migliorare le proprie prestazioni, ma può anche fornire un solido supporto per la trasformazione digitale delle fabbriche. In futuro, con l'ulteriore divulgazione di tecnologie come il 5G e l'intelligenza artificiale, la nostra azienda continuerà a investire nell'evoluzione dell'architettura di comunicazione del sistema di compensazione del potere reattivo, iniettando una vitalità più innovativa nel settore 4.0. Se hai bisogno di un team professionistico per progettare una soluzione reattiva di compensazione di potenza che soddisfa meglio i requisiti del settore 4.0 per la tua fabbrica, non esitate a scrivereinfo@gyele.com.cn.