Dit artikel biedt een overzicht van de architectuur, kenmerken en onderdelen van het meet- en controleproces.
Architectuur
Een Visio-bestand van deze architectuur downloaden.
Een meet- en regellus wordt aangeduid als één apparaatabstractie die bestaat uit sensoren, actuators en een controller. Deze lussen kunnen worden geïntegreerd met analyse- en optimalisatielussen en lussen bewaken en beheren die in een veel grotere context werken.
Kenmerken
Een meet- en controlelus heeft de volgende kenmerken:
- Wordt dicht bij het apparaat uitgevoerd of ingesloten in het apparaat.
- Heeft een cyclustijd die afhankelijk is van het IoT-scenario, wat enkele milliseconden kan zijn in een tijdgevoelige netwerkomgeving.
- Voert invoermetingen uit, afhankelijk van de configuratie van het instelpunt, de laatst bekende sensormetingen en een kleine tijdreeksgeschiedenis van elke meting.
- Accepteert opdrachten van bewakings- en beheerlussen om de configuratie van het instelpunt aan te passen, en imperatieve opdrachten voor het besturen van actuators.
- Implementeert actuatoropdrachten om de apparaatstatus rond de configuratie van het instelpunt te behouden.
- Is niet afhankelijk van externe systemen om een lage cyclustijd en operationele autonomie te garanderen.
- Kan telemetrie verzenden voor gebruik door toezichtsystemen.
- Voor metrische sensorgegevens en actuatoropdrachten gebruikt u veldbusprotocollen zoals Modbus, RS485, EtherCAT en SERCOS.
- Kan worden geïntegreerd met toezichtsystemen zoals het bewaken en beheren van lussen via IoT Hub protocollen zoals HTTP, MQTT en AMQP.
Onderdelen
Een IoT-ding (apparaat) bestaat uit sensoren, actuators en een controller. Alle drie de onderdelen werken samen om ervoor te zorgen dat het apparaat in de omgeving werkt zoals verwacht. Voorbeelden van apparaten zijn windturbines, wasmachines, autowasinstallaties en gasopslagtanks. Voorbeelden van instelpunten zijn veilige RPM van een windturbine, veilige temperatuur en druk van een gastank en veilige afstand voor automatisch ontgrendelen van een slim deurslot.
Sensoren meten voortdurend de huidige apparaatomstandigheden en rapporteren deze aan de controller. Voorbeelden van metingen zijn de temperatuur en druk van de aardgasopslagtank, slimme thuistemperatuur en -vochtigheid, of rpm van de windturbinerotor en de stroomopwekkingssnelheid. De frequentie van de sensorsampling is afhankelijk van de functie van het apparaat. Langzaam veranderende apparaten, zoals grote gastanks, hebben steekproeven met lage frequentie nodig, terwijl snel veranderende apparaten zoals windturbines high-frequency sampling nodig hebben.
Actuators zijn de fysieke onderdelen die van invloed zijn op de status van het apparaat. Voorbeelden hiervan zijn de inlaatklep van een aardgastank, een rem die de rotor van een windturbine vertraagt of een slim voordeurslot dat wordt vergrendeld wanneer de eigenaar afwezig is. De controller drijft de actuators aan op basis van sensormetingen en externe prikkels. Sommige apparaten met alleen detectie hebben geen actuators, zodat een deel van de lus niet nodig is.
Met besturingslogica blijft de apparaatstatus binnen het toegestane gewenste bereik. De huidige status wordt berekend op basis van sensormetingen. Als de huidige toestand afwijkt van de gewenste toestand, onderneemt de controller corrigerende actie door opdrachten naar de actuators te sturen. Voorbeelden van corrigerende acties zijn het sluiten van de klep van een aardgastank, het inschakelen van een huiskachel of het aanbrengen van remmen op een windturbinerotor. De controller kan indien nodig ook telemetrie verzenden en externe opdrachten ontvangen van bewakings- en beheerlussen.
Scenariodetails
Een Internet-of-Things-meet - en besturingslus houdt een IoT-apparaat binnen het acceptabele bereik van de configuratie van het setpoint, via een realtime, gesloten lusbesturingsproces. Het apparaat kan deel uitmaken van een groter fysiek systeem dat wordt beheerd door software die een of meer netwerkapparaten bevat.
Een IoT-apparaat dat gevoelig is voor storingen door externe gebeurtenissen, vereist een gesloten controleproces om het in de buurt van de gewenste setpoint-configuratie te houden. De besturingslogica van de meet- en regellus observeert het apparaat via metrische sensorgegevens en neemt corrigerende maatregelen via actuatoracties .
Potentiële gebruikscases
Deze oplossing is ideaal voor de energie- en milieu-industrie. Voorbeelden van meet- en controlelussen in actie zijn:
- Slimme muistrap: activeert een trap-afsluitingsgebeurtenis wanneer de sensoren een muis detecteren.
- Rooksensoren: Activeer sprinklers bij het waarnemen van rook van meerdere sensoren.
- Stroomtransformator: Schakel een transformator uit onder een voorspelde zware onweersbui.
- Gasleidingsmonitor: Open een klep om een drukdaling te compenseren.
- Thuisthermostaat: Verhoog de gasstroom van de verwarming wanneer de kamertemperatuur onder het instelpunt daalt.
- Windturbine: Gebruik remmen om een rotor te vertragen wanneer deze de waarschuwingsdrempel voor rpm bereikt.
- Zonnepanelen: Pas de hoek van het zonnepaneel aan als de zon over de horizon beweegt om de opgewekte energie te maximaliseren.
Medewerkers
Dit artikel wordt onderhouden door Microsoft. Het is oorspronkelijk geschreven door de volgende inzenders.
Hoofdauteur:
- Hanu Kommalapati - Nederland | Principal Software Engineer
Als u niet-openbare LinkedIn-profielen wilt zien, meldt u zich aan bij LinkedIn.