Industry 4.0工場では、リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャを再構築する必要があると言われているのはなぜですか？

産業4.0 ERAの実装中、Geyue Electric、のメーカーとして低電圧反応性電力補償装置、当社は、インテリジェンス、デジタル化、ネットワーキングが現代の工場の3つの最も中核的な特徴になっていることを深く認識しています。リアクティブ電力補償システムの従来の通信アーキテクチャは、補償の効率、柔軟性、信頼性の点で、産業4.0のより高い要件を満たすことができなくなりました。リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャの再構築は、電力補償の分野での技術的アップグレードのための必然的な選択であるだけでなく、工場のエネルギー効率を高め、運用コストを削減するための重要な尺度でもあります。

制限

従来の反応性電力補償システムは、通常、硬い配線またはModbus RTUや缶バスなどの単純なフィールドバス通信方法を採用しています。これらのコミュニケーション方法は、過去の産業環境で適切に実行されましたが、その制限は業界4.0のコンテキストでますます明らかになります。第一に、従来の通信アーキテクチャのデータ送信速度は比較的低く、リアルタイムの動的補償の要件を満たすことができません。 Industry 4.0環境では、電力負荷の変動がより頻繁になり、リアクティブな電力補償機器がグリッドの変化に迅速に対応する必要があります。ただし、低速通信は補償遅延につながり、電気エネルギーの品質に深刻な影響を与える可能性があります。

第二に、従来の通信アーキテクチャは、スケーラビリティと互換性が低いため、業界4.0によって強調された機器の相互接続を助長しません。現代の工場では、さまざまなブランドや電力機器のモデルが存在する可能性があります。従来の通信プロトコルには、従来の通信プロトコルには標準化されたサポートが欠けていることが多く、システムの統合が非常に困難になるため、この状況に対処できません。さらに、従来のアーキテクチャは、ビッグデータ分析とリモートモニタリングをサポートすることができません。これは、まさにIndustry 4.0が必要とするコア機能の1つです。

新しい要件

Industry 4.0の中心的な目的は、データ駆動型の方法を通じてインテリジェントな製造を達成することです。この傾向には、電力補償システム（工場の電力インフラストラクチャの重要な部分）がそれに応じて適応する必要があります。新しい通信アーキテクチャは、次の重要な要件を満たす必要があります。

第一に、新しいコミュニケーションアーキテクチャは、リアルタイムのパフォーマンスが高く、信頼性が高い必要があります。産業用4.0工場の生産ラインは高度に自動化されており、電力荷重はより動的になります。このような状況では、リアクティブ電力補償システムは、データ収集、データ分析、およびミリ秒以内の制御命令の発行を完了できる必要があります。これには、高速データ送信をサポートし、通信が中断されないように冗長性メカニズムを持っているための通信アーキテクチャが必要です。

第二に、新しい通信アーキテクチャはオープンで標準化する必要があります。 Industrial 4.0は、デバイスの相互運用性を強調しているため、リアクティブ電力補償システムの通信プロトコルは、Profinet、Ethercat、OPC UAなどの主流の産業コミュニケーション基準をサポートする必要があります。これらの契約により、電源システム内のさまざまなデバイス間のシームレスな調整接続が可能になるだけでなく、下位レベルの動作システムと上位レベルの管理システム（MESやERPなど）の統合利点を促進し、データの垂直管理をさらに達成します。

第三に、新しい通信アーキテクチャは、エッジコンピューティングとクラウドコンピューティングをサポートする必要があります。 Industry 4.0のコンテキストでは、データの量は指数関数的に増加しています。従来の集中データ処理方法は、新しい環境の要件を満たすことができなくなりました。新しいコミュニケーションアーキテクチャは、エッジコンピューティングをサポートする必要があります。これにより、リアクティブな電力補償装置は、データ処理と意思決定をローカルで完了するだけでなく、詳細な分析と最適化のためにキーデータをクラウドにアップロードできます。

重要な技術的パス

前述の目標を達成するには、リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャの再構成を、ハードウェアとソフトウェアの両方の観点から実行する必要があります。ハードウェアに関しては、従来のRS485またはバスインターフェイスをイーサネットインターフェイスにアップグレードし、リアクティブ電力補償プロセス中に干渉防止能力を高めるための光ファイバー通信をサポートする必要があります。同時に、エッジコンピューティング機能をサポートするために、機器に高性能プロセッサを装備する必要があります。

ソフトウェアレベルでは、通信プロトコルスタックを包括的にアップグレードする必要があります。たとえば、MQTTやDDSなどのTCP/IPに基づく通信プロトコルを採用すると、効率的なデータ送信とデバイス間の通信を実現できます。さらに、リアクティブな電力補償機器は、工場内の他のインテリジェントデバイスとのシームレスな統合を可能にするために、OPC UA標準をサポートする必要があります。 OPC UAは、統一されたデータモデルを提供するだけでなく、情報セキュリティメカニズムもサポートし、業界4.0のデータセキュリティ要件を完全に満たしています。

もう1つの重要な技術は、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）テクノロジーの導入です。従来の電源システムでは、通信ネットワークは通常静的に構成されています。ただし、Industry 4.0のコンテキストでは、ネットワークの要件はいつでも変更される場合があります。 SDNテクノロジーにより、通信ネットワークの動的な再構成が可能になり、リアルタイムの要求に応じて帯域幅とルーティングを調整することで、リアクティブ電力補償システムの通信が常に最適な状態にあることを保証します。

実際の利点

リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャを再構築することは、従来のアーキテクチャの制限を克服するだけでなく、工場に大きな経済的および技術的利益をもたらします。

第一に、リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャを再構成することで、工場の電力品質とエネルギー効率を高めることができます。高速で信頼性の高い通信アーキテクチャにより、リアクティブな電力補償装置は、より正確に負荷の変化を追跡し、動的補償を達成し、それによりライン損失を減らし、力率を改善できます。 Ge Yue Electricの実際のケースに基づいて、新しい通信アーキテクチャを備えた反応性電力補償システムは、0.95を超える力率を安定させ、電力損失を5％から10％減らすことができます。

第二に、リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャを再構成すると、工場の運用とメンテナンスコストを大幅に削減できます。従来の反応性電力補償システムには通常、手動での検査と調整が必要ですが、新しい通信アーキテクチャはリモート監視と予測メンテナンスをサポートします。リアルタイムのデータ収集と分析を通じて、メンテナンス担当者は事前に潜在的な障害を検出し、突然のシャットダウンを回避できます。さらに、標準化された通信プロトコルは、システム統合の複雑さを軽減し、後のアップグレードとメンテナンスの難しさを低下させます。

最後に、リアクティブ電力補償システムの通信アーキテクチャを再構成すると、工場のインテリジェントアップグレードをサポートできます。 Industrial 4.0は、単一のデバイスの知性ではなく、生産システム全体の共同最適化です。エネルギー管理の重要な部分として、その通信アーキテクチャの再構成は、エネルギーのインターネット（EIOT）を達成するための工場の基礎を築きます。生産機器およびエネルギー管理システムとの効率的な相互作用を通じて、工場はエネルギーの使用をさらに最適化し、グリーン製造のビジョンを達成できます。

Industry 4.0は、工場の電力インフラストラクチャのより高い要件を提起しており、従来の反応的電力補償システム通信アーキテクチャは、この変化に適応することができなくなりました。低電圧リアクティブ電力補償機器のメーカーとして、Geyue Electricは、コミュニケーションアーキテクチャの再構成が効率的でインテリジェントな反応性電力補償を達成する唯一の方法であると考えています。高速、オープン、および安全な通信技術を採用することにより、リアクティブな電力補償システムは、独自のパフォーマンスを向上させるだけでなく、工場のデジタル変換に強固なサポートを提供することもできます。将来、5Gや人工知能などの技術のさらなる普及により、当社はリアクティブ電力補償システムのコミュニケーションアーキテクチャの進化に引き続き投資し、より革新的な活力をIndustry 4.0に注入します。工場の業界4.0の要件をよりよく満たすリアクティブ電力補償ソリューションを設計するために専門チームを必要としている場合は、お気軽にお問い合わせくださいinfo@gyelele.com.cn.