Estudo de caso: IoT baseada em nuvem oferece suporte a sistemas de controle complexos de qualquer lugar

A economia de energia geralmente é um fator-chave para a melhoria da tecnologia HVAC. Ao longo dos anos, houve muitos avanços incrementais, incluindo inversores de frequência variável, compressores de vários estágios, designs isentos de óleo e levitados magneticamente, controles digitais e muito mais IoT.

Em aplicações comerciais de HVAC, há um recurso adicional chamado economizador do lado do ar. Se o ar externo estiver suficientemente frio, ele pode ser usado para resfriar o ar interno diretamente, IoT sem a necessidade de compressores e refrigerantes. Da mesma forma, para aplicações industriais, existe uma forma de economizador do lado da água que pode realizar resfriamento sem compressores, se a temperatura do ar externo for baixa o suficiente. A capacidade de resfriar sem compressores em funcionamento oferece uma enorme economia de energia IoT.

Um avanço mais recente aplicável para data centers é um economizador do lado do refrigerante do chiller. Nesta configuração não há condensador no interior do edifício e todo o refrigerante viaja para uma serpentina nas torres de resfriamento, que pode funcionar úmida ou seca. É usado um receptor sem condensador, que é um tanque grande e uma bomba pequena. A mecânica de controle disso é mais complicada do que com outros tipos de economizadores e, portanto, são necessários sistemas de controle mais capazes. No entanto, o resfriamento nesse modo pode reduzir os custos de energia para um décimo do que o método tradicional de compressor/refrigerante consome, portanto, vale a pena o esforço inicial e contínuo necessário para criar e manter o sistema de controle.

Alta tecnologia compreensível

Como a Interface Mechanics estava automatizando os primeiros sistemas economizadores do lado do refrigerante, duas coisas ficaram aparentes. Primeiro, os usuários finais adoravam esses sistemas porque a economia de custos era semelhante à impressão de dinheiro. Em segundo lugar, os técnicos e SIs não entendiam os princípios de automação e a física de todo o pacote, então tinham dificuldade em dar suporte às instalações. Locais como prédios comerciais e data centers são menos propensos do que grandes instalações industriais a ter o pessoal multidisciplinar necessário disponível, mas o suporte desse tipo pode ser um desafio para qualquer organização.

Ficou claro que era necessária uma maneira melhor de fornecer visibilidade a todas as partes, então a equipe da Interface Mechanics começou a investigar opções para disponibilizar os dados de tecnologia de operações (OT) por meio de uma infraestrutura de tecnologia da informação.

Alguns requisitos básicos incluíam:

• A capacidade de fornecer visibilidade técnica para todas as partes, incluindo o proprietário, sua equipe, SIs, OEMs de equipamentos e Mecânica de Interface;
• Conectividade fácil para todos os tipos de sistemas de campo usando uma variedade de protocolos de comunicação;
• Acesso confiável por meio de um sistema baseado em nuvem;
• Capacidade de transmitir dados de origem OT, mantendo-se amigável para TI;
• Cibersegurança nativa.

A Interface Mechanics já estava familiarizada e confiava em uma variedade de componentes e produtos de controle da AutomationDirect. Por exemplo, seu portfólio STRIDE inclui muitos tipos de switches de rede, soluções de Internet das Coisas Industrial (IIoT) e acessórios. De particular interesse foi o roteador StrideLinx VPN e o edge gateway, que podem ser configurados pela Interface Mechanics para fornecer uma plataforma de IoT com rótulo privado para atender as necessidades de seus clientes.

Conectividade legal

Era necessário um painel de controle local para fornecer as interfaces de controle e E/S, bem como os elementos de comunicação da rede, então a Interface Mechanics criou um projeto básico que seria adaptável a quase todos os projetos desse tipo. O painel precisava de blocos terminais, distribuição de energia, fontes de alimentação, dispositivos de rede e outros componentes.

Controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) ou outros controladores proprietários forneceriam dados coletados de dispositivos de campo, usando uma variedade de protocolos para coletar e transmitir essas informações. A Interface Mechanics desenvolveu um controlador Raspberry Pi baseado em Linux executando Node-RED para suportar o manuseio de dados necessário e criou aplicativos móveis para fornecer painéis ao vivo.

A Interface Mechanics marcou a solução resultante como LogBus e colocou-a em serviço em muitos locais. Os aplicativos móveis estão disponíveis para Android e iOS, fornecendo acesso conveniente e seguro de qualquer lugar a qualquer momento. O LogBus também foi estendido para trabalhar com outros elementos HVAC, como caldeiras. Os usuários finais e seus funcionários agora podem monitorar facilmente a operação do sistema a partir de seus dispositivos móveis e ser alertados sobre quaisquer exceções. OEMs e SIs podem acessar o equipamento e monitorar o desempenho. Alguns clientes desejam funcionalidade somente para leitura, enquanto outros precisam da capacidade de fazer alterações, como valores de ponto de ajuste. A plataforma IoT é emparelhada com o Node-RED para realizar os fluxos de dados necessários com o painel, conforme exigido pelo aplicativo.

Essa plataforma de IoT com capacidade para nuvem torna prático que tecnologias modernas – e às vezes complexas – sejam implantadas em qualquer lugar e, em seguida, suportadas com sucesso, independentemente da equipe local disponível. Em muitos casos, o monitoramento remoto pode prever problemas antes que eles aconteçam, fornecendo as informações necessárias para uma manutenção proativa. A conectividade em nuvem permite que especialistas de suporte de todo o mundo trabalhem com eficácia e segurança nesses sistemas, complementando a equipe local conforme necessário ou fornecendo suporte completo, se desejado pelo cliente.

Neste último caso, a Interface Mechanics monitora os sistemas remotamente e faz alterações e ajustes conforme necessário. Se um problema não puder ser resolvido remotamente, a equipe da Interface Mechanics se desloca ao local para realizar as tarefas necessárias.

Os sistemas economizadores do lado do refrigerante e outras tecnologias avançadas podem aumentar a eficiência dos sistemas de resfriamento usados ​​em farms de servidores e outras instalações. Esses sistemas podem ser complexos para operar e manter, mas o monitoramento remoto, juntamente com o serviço remoto, se necessário, abordam esses e outros problemas, permitindo que os proprietários das instalações economizem dinheiro, sem a necessidade de contratar pessoal adicional altamente qualificado.