Por que é dito que, na indústria 4.0 fábricas, a arquitetura de comunicação dos sistemas de compensação de energia reativa deve ser reestruturada?

Durante a implementação do ERA Industrial 4.0, o Geyue Electric, como fabricante deEquipamento de compensação de energia reativa de baixa tensão, nossa empresa reconheceu profundamente que a inteligência, digitalização e redes se tornaram as três características mais centrais das fábricas modernas. A arquitetura de comunicação tradicional dos sistemas de remuneração de energia reativa não é mais capaz de atender aos requisitos mais altos do Industrial 4.0 em termos de eficiência, flexibilidade e confiabilidade da compensação. Reconstruir a arquitetura de comunicação dos sistemas de compensação de energia reativa não é apenas uma escolha inevitável para a atualização tecnológica no campo da compensação de energia, mas também uma medida -chave para aprimorar a eficiência energética da fábrica e reduzir os custos operacionais.

Limitações

Os sistemas tradicionais de compensação de energia reativa geralmente empregam métodos de comunicação de fiação ou fieldbus simples, como Modbus RTU ou Can Bus. Esses métodos de comunicação tiveram um desempenho adequado no ambiente industrial passado, mas suas limitações se tornam cada vez mais aparentes no contexto da indústria 4.0. Em primeiro lugar, a taxa de transmissão de dados das arquiteturas de comunicação tradicional é relativamente baixa, o que não pode atender aos requisitos da compensação dinâmica em tempo real. No ambiente da indústria 4.0, as flutuações de carga de energia são mais frequentes e o equipamento de compensação de energia reativa precisa responder rapidamente às alterações da grade. No entanto, a comunicação de baixa velocidade pode levar a atrasos na compensação, afetando seriamente a qualidade da energia elétrica.

Em segundo lugar, a arquitetura de comunicação tradicional tem baixa escalabilidade e compatibilidade, que não é propícia à interconexão do equipamento enfatizada pela indústria 4.0. Nas fábricas modernas, é provável que haja várias marcas e modelos de equipamentos de energia. Os protocolos de comunicação tradicionais são incapazes de lidar com essa situação, porque os protocolos de comunicação tradicionais geralmente carecem de suporte padronizado, dificultando a integração do sistema. Além disso, a arquitetura tradicional é incapaz de apoiar a análise de big data e o monitoramento remoto, que é precisamente um dos recursos principais exigidos pelo setor 4.0.

Novos requisitos

O objetivo principal da indústria 4.0 é obter fabricação inteligente por meio de métodos orientados a dados. Essa tendência exige que o sistema de compensação de energia (que seja uma parte importante da infraestrutura de energia da fábrica) deva se adaptar de acordo. A nova arquitetura de comunicação precisa atender aos seguintes requisitos importantes.

Em primeiro lugar, a nova arquitetura de comunicação precisa ter alto desempenho em tempo real e alta confiabilidade. As linhas de produção em uma fábrica Industrial 4.0 são altamente automatizadas e a carga de energia se tornará mais dinâmica. Sob tais circunstâncias, o sistema de compensação de energia reativa deve ser capaz de concluir a coleta de dados, a análise de dados e a emissão de instruções de controle em milissegundos. Isso requer a arquitetura da comunicação para suportar a transmissão de dados de alta velocidade e possuir mecanismos de redundância para garantir que a comunicação não seja interrompida.

Em segundo lugar, a nova arquitetura de comunicação precisa ser aberta e padronizada. Industrial 4.0 enfatiza a interoperabilidade dos dispositivos; portanto, o protocolo de comunicação do sistema de compensação de energia reativa deve suportar padrões convencionais de comunicação industrial, como Profinet, Ethercat ou OPC UA. Esses acordos não apenas permitem conexões de coordenação perfeitas entre vários dispositivos no sistema de energia, mas também facilitam os benefícios de integração entre o sistema de operação de nível inferior e o sistema de gerenciamento de nível superior (como MES ou ERP), alcançando ainda mais o gerenciamento vertical de dados.

Em terceiro lugar, a nova arquitetura de comunicação precisa suportar computação de ponta e computação em nuvem. No contexto da indústria 4.0, o volume de dados está crescendo exponencialmente. O método tradicional de processamento de dados centralizado não é mais capaz de atender aos requisitos do novo ambiente. A nova arquitetura de comunicação precisa suportar a computação de borda, que permite que os dispositivos de compensação de energia reativos não apenas concluam localmente algum processamento de dados e tomada de decisão, mas também enviem dados-chave para a nuvem para análise e otimização aprofundadas.

Caminho técnico -chave

Para atingir os objetivos acima mencionados, a reconfiguração da arquitetura de comunicação do sistema de remuneração de energia reativa precisa ser realizada a partir das perspectivas de hardware e software. Em termos de hardware, as interfaces tradicionais de RS485 ou CAN precisam ser atualizadas para interfaces Ethernet e até suportar a comunicação de fibra óptica para melhorar a capacidade anti-interferência durante o processo de compensação de energia reativa. Ao mesmo tempo, o equipamento deve estar equipado com um processador de alto desempenho para suportar funções de computação de borda.

No nível do software, a pilha de protocolos de comunicação precisa ser atualizada de forma abrangente. Por exemplo, a adoção de protocolos de comunicação com base no TCP/IP, como MQTT ou DDS, pode obter transmissão e comunicação de dados eficientes entre dispositivos. Além disso, o equipamento de compensação de energia reativa deve suportar o padrão OPC UA para permitir a integração perfeita com outros dispositivos inteligentes na fábrica. O OPC UA não apenas fornece um modelo de dados unificado, mas também suporta mecanismos de segurança da informação, atendendo totalmente aos requisitos de segurança de dados do setor 4.0.

Outra tecnologia importante é a introdução da tecnologia de rede definida por software (SDN). Nos sistemas de energia tradicionais, a rede de comunicação geralmente é configurada estaticamente. No entanto, no contexto do setor 4.0, os requisitos de rede podem mudar a qualquer momento. A tecnologia SDN permite a reconfiguração dinâmica da rede de comunicação, ajustando a largura de banda e o roteamento de acordo com as demandas em tempo real, garantindo assim que a comunicação do sistema de remuneração de energia reativa esteja sempre no estado ideal.

Benefícios reais

A reconstrução da arquitetura de comunicação do sistema de compensação de energia reativa não apenas supera as limitações da arquitetura tradicional, mas também traz benefícios econômicos e técnicos significativos para a fábrica.

Em primeiro lugar, a reconfiguração da arquitetura de comunicação do sistema de compensação de energia reativa pode melhorar a qualidade da energia e a eficiência energética da fábrica. Uma arquitetura de comunicação de alta velocidade e confiável permite o equipamento de compensação de energia reativa para rastrear com mais precisão as alterações de carga e obter compensação dinâmica, reduzindo assim as perdas de linha e melhorando o fator de potência. Com base no caso real da GE Yue Electric, o sistema de compensação de energia reativa com a nova arquitetura de comunicação pode estabilizar o fator de potência acima de 0,95 e reduzir a perda de energia em 5% a 10%.

Em segundo lugar, a reconfiguração da arquitetura de comunicação do sistema de remuneração de energia reativa pode reduzir significativamente os custos de operação e manutenção da fábrica. O sistema de remuneração de energia reativa tradicional geralmente requer inspeção e ajuste manual, enquanto a nova arquitetura de comunicação suporta monitoramento remoto e manutenção preditiva. Através da coleta e análise de dados em tempo real, o pessoal de manutenção pode detectar falhas em potencial com antecedência, evitando desligamentos repentinos. Além disso, os protocolos de comunicação padronizados reduzem a complexidade da integração do sistema e diminuem a dificuldade de atualizações e manutenção posteriores.

Finalmente, reconfigurar a arquitetura de comunicação do sistema de remuneração de energia reativa pode suportar a atualização inteligente da fábrica. Industrial 4.0 não é apenas a inteligência de um único dispositivo, mas a otimização colaborativa de todo o sistema de produção. O sistema de compensação de energia reativa, como uma parte importante do gerenciamento de energia, a reconfiguração de sua arquitetura de comunicação estabelece a base para a fábrica alcançar a Internet Energética das Coisas (EIOT). Através da interação eficiente com equipamentos de produção e sistemas de gerenciamento de energia, a fábrica pode otimizar ainda mais o uso de energia e alcançar a visão da fabricação verde.

A indústria 4.0 aumentou os requisitos mais altos para a infraestrutura de energia das fábricas, e a arquitetura tradicional de comunicação do sistema de remuneração reativa de compensação de energia não é mais capaz de se adaptar a essa mudança. Como fabricante de equipamentos de compensação de energia reativa de baixa tensão, a Geyue Electric acredita que reconfigurar a arquitetura da comunicação é a única maneira de obter compensação de energia reativa eficiente e inteligente. Ao adotar tecnologias de comunicação de alta velocidade, aberta e segura, o sistema de compensação de energia reativa não apenas pode melhorar seu próprio desempenho, mas também pode fornecer suporte sólido para a transformação digital das fábricas. No futuro, com a popularização de tecnologias como 5G e inteligência artificial, nossa empresa continuará investindo na evolução da arquitetura de comunicação do sistema de remuneração de energia reativa, injetando uma vitalidade mais inovadora na indústria 4.0. Se você precisar de uma equipe profissional para projetar uma solução de remuneração de energia reativa que atenda melhor aos requisitos da indústria 4.0 para sua fábrica, sinta -se à vontade para escrever parainfo@gyele.com.cn.