GEM Complex Event Processing for Industry 4.0 Applications
The GEM PRECARE platform enables manufacturers to seamlessly make the transition to Industry 4.0, while keeping their investments in legacy machines; thus, being able to tap into the potential of real-time access to sensor data in order to improve efficiency, productivity and quality.
Real-time access to process data is made possible through the deployment of sensors and is crucial in process control and monitoring. Complex event processing, or CEP in short, at the edge of the cloud or at the machine itself requires hardware platforms with adequate processing power. GEM Precare supports edge processing of sensor data through the use of powerful GEM Agents. These agents support a wide variety of embedded hardware platforms based on ARM, MIPS and x86 embedded processors, as well as embedded OSes, such as various Linux flavors and real-time OSes. Furthermore, GEM Agents can also take advantage of programmable hardware, such as FPGAs, and accelerators, such as DSPs.
Another important benefit derived from real-time access to machine performance data is the ability to perform data analytics and to apply machine learning techniques to spot trends which can predict when to schedule maintenance. The benefit of predictive maintenance over planned maintenance is that the former reduces the amount of down-time of the machine, since it’s no longer being serviced at regular intervals regardless of the actual performance or condition of the machine, but only in case of reaching a preset maximum tolerance level, the timing of which can be predicted from trends over time in the data patterns of the machine.Thus, predictive maintenance increases overall equipment effectiveness, or OEE in short.
Motors used in machines and production processes are very common and the ability to monitor them in real-time is understandably of crucial importance. GEM has developed an end-to-end motor control and monitoring solution in collaboration with Intel and B&R Automation, that takes advantage of the versatile and powerful GEM Agents for CEP at the edge and the GEM Precare cloud platform for monitoring and predictive maintenance. The process diagram shown below depicts a flow control application example. Control of a pump controls the flow rate in a pipe, and a safety valve prevents overpressure inside the pip
पाइप के लिए इस सेटअप में नियंत्रित होने वाले महत्वपूर्ण पैरामीटर दबाव, प्रवाह दर और प्रवाह पथ हैं। बाद को 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 के दबाव और प्रवाह की 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।
Intel Cyclone V SoC FPGA के साथ PCIe ऐड-ऑन कार्ड वास्तविक मोटर नियंत्रण और मोटर वर्तमान खपत, RPM और तापमान के संवेदन को प्रदर्शित करता है। B & R स्वचालन से एक X20CP पीएलसी कंपन और ध्वनिक शोर की निगरानी करता है। Intel Skylake x86- आधारित कंप्यूटर GEM एजेंट चलाता है और क्लाउड पर चलने वाले GEM PRECARE प्लेटफ़ॉर्म के साथ ईथरनेट पर संचार लिंक प्रदान करता है। यह कंप्यूटर एक प्रवेश द्वार के रूप में एक ही समय में कार्य करता है और B & R स्वचालन X20CP PLC के साथ ईथरनेट पर संचार करता है। एक GEM एजेंट मोटर मापदंडों को एकत्रित करते हुए Cyclone V FPGA में एम्बेडेड ARM प्रोसेसर पर चलता है। एक अन्य GEM एजेंट Intel Skylake CPU के आधार पर कंप्यूटर पर OPC-UA क्लाइंट मोड में चलता है। यह एजेंट GEM Agent से FPGA और B & R ऑटोमेशन X20CP PLC से आने वाले सेंसर डेटा को एकत्र करता है। यह पीएलसी ओपीसी-यूए सर्वर मोड में चलता है। OPC-UA 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 दबाव और प्रवाह को प्रस्तुत करने के लिए गेज विजेट का उपयोग करता है, साथ ही वास्तविक समय में पंप का मोटर तापमान भी। पंप मोटर आरपीएम और वर्तमान खपत, साथ ही पंप मोटर कंपन और ध्वनिक शोर ग्राफ्ट विजेट्स में वास्तविक समय में दिखाए जाते हैं। सुरक्षा वाल्व स्थिति "ट्रैफ़िक लाइट" विजेट द्वारा प्रदर्शित की जाती है, जो वाल्व के खुले या बंद होने पर संबंधित प्रकाश पर स्विच करती है।
मोटर के नियंत्रण के लिए लागू जटिल घटना प्रसंस्करण (सीईपी) नियम निम्नानुसार हैं: यदि मोटर तापमान तापमान सीमा 1 से अधिक है और मोटर आरपीएम आरपीएम थ्रेशोल्ड से अधिक है, तो जीईएम एजेंट आरपीएम को कम करना शुरू कर देगा; GEM PRECARE प्लेटफॉर्म एक उच्च तापमान अलार्म को प्रदर्शित करेगा और GEM एजेंट द्वारा की गई कार्रवाई एक भयावह विफलता को रोकने के लिए, जब तक तापमान फिर से तापमान सीमा से नीचे नहीं गिर जाता है। 1. यदि मोटर तापमान तापमान सीमा 2 से अधिक हो जाता है और मोटर RPM RPM सीमा से अधिक हो जाता है , तो जीईएम एजेंट तुरंत मोटर आरपीएम को शून्य तक कम कर देगा और साथ ही पाइप में दबाव से राहत के लिए सुरक्षा वाल्व खोल देगा; GEM PRECARE प्लेटफ़ॉर्म एक भयावह उच्च तापमान अलार्म और GEM एजेंट द्वारा की गई कार्रवाई को प्रदर्शित करेगा, जब तक कि तापमान फिर से तापमान सीमा से नीचे नहीं गिर जाता है। 1. यदि मोटर RPM RPM थ्रेशोल्ड से अधिक होता है और पाइप प्रेशर दबाव थ्रेशोल्ड 1 से अधिक हो जाता है, तो GEM Agent आरपीएम को कम करना शुरू कर देगा; GEM PRECARE प्लेटफॉर्म एक उच्च दबाव अलार्म और एक भयावह विफलता को रोकने के लिए GEM एजेंट द्वारा की गई कार्रवाई को प्रदर्शित करेगा, जब तक कि दबाव फिर से दबाव सीमा स्तर से नीचे नहीं गिर जाता है। 1. यदि मोटर आरपीएम RPM थ्रेशोल्ड से अधिक हो जाता है और पाइप दबाव दबाव सीमा 2 से अधिक हो जाता है, तब GEM एजेंट तुरंत मोटर RPM को शून्य तक कम कर देगा; GEM PRECARE प्लेटफ़ॉर्म एक भयावह उच्च दबाव अलार्म और GEM एजेंट द्वारा की गई कार्रवाई को प्रदर्शित करेगा, जब तक कि प्रेशर थ्रेसहोल्ड स्तर से नीचे फिर से गिर नहीं गया है। उपरोक्त GEM एजेंट की शक्ति और लाभ को दिखाता है ताकि किनारे CEP निष्पादित हो सके। समय-महत्वपूर्ण निगरानी और नियंत्रण। यह GEM एजेंट को तुरंत कार्रवाई करने और GEM PRECARE के नियंत्रण के बजाय स्वायत्त रूप से ऐसा करने की अनुमति देता है। एक ही मोटर नियंत्रण उदाहरण को कई मोटर्स और सुरक्षा वाल्व के साथ एक बड़े संयंत्र में कई बार दोहराया जा सकता है, जैसे कि उदाहरण के लिए एक आसवनी में। प्रत्येक उदाहरण GEM एजेंटों के माध्यम से GEM PRECARE प्लेटफ़ॉर्म से जुड़ा हुआ है। जहां GEM एजेंट किनारे पर नियंत्रण और CEP प्रदर्शन करते हैं, GEM PRECARE प्लेटफॉर्म को प्लांट में सभी मोटर कंट्रोल इंस्टेंसेस से डेटा खिलाया जाता है, जिससे यह प्रत्येक उदाहरण के लिए एक डैशबोर्ड पेश करता है, प्रत्येक उदाहरण के लिए OEE, MTBF और MTBA की गणना करता है। पूरे संयंत्र के लिए, और पूर्वानुमानित रखरखाव मॉडल बनाने के लिए मॉनिटर किए गए संकेतों का विश्लेषण करें। हमसे संपर्क करें