De juiste systeemarchitectuur kiezen - kosten besparen, flexibel blijven

Bij industriële automatisering is de keuze van de juiste systeemarchitectuur bepalend voor efficiëntie, kosten en toekomstbestendigheid. Slimme communicatie tussen de PLC en automatiseringscomponenten zoals aandrijvingen, sensoren en ventieleilanden kan niet alleen de totale kosten aanzienlijk verlagen, maar ook de flexibiliteit en uitbreidbaarheid van een installatie waarborgen. Vandaag de dag hebben gebruikers een breed scala aan ontwerpmogelijkheden tot hun beschikking: van discrete bedrading en veldbussystemen met remote I/O tot gecentraliseerde en gedecentraliseerde pneumatische verbindingen. In deze blogpost bekijken we de toepassingsgebieden en de voor- en nadelen van de verschillende architecturale benaderingen, met de nadruk op kosten en flexibiliteit.

Discrete bedrading: Kosteneffectieve oplossing voor kleine machines

Met discrete bedrading wordt elk afzonderlijke component, zoals sensoren en actuatoren, rechtstreeks aangesloten op de centrale besturingseenheid in de schakelkast. Elke ingang en uitgang heeft zijn eigen leiding nodig. Hoewel hierdoor geen dure en complexe communicatieprotocollen en busknopen nodig zijn, bereikt de architectuur al snel haar grenzen en leidt deze, met toenemende omvang, tot hoge bekabelingskosten en veel benodigde ruimte in de schakelkast. Het systeem wordt al snel extreem complex en foutgevoelig bij uitbreidingen. Dit systeem volstaat echter voor kleine machines of installaties met beheersbare in- en uitgangen, zolang de kosten en benodigde ruimte binnen de perken blijven.

Veldbussystemen: Voor complexere automatiseringstaken

Veldbussystemen zijn digitale netwerken die via één enkele communicatielijn verschillende apparaten verbinden met de besturingseenheid. Voorbeelden zijn ProfiNET, EtherNET/IP of EtherCAT. Deze zijn relevant voor middelgrote tot grote installaties met een groot aantal in- en uitgangen. Dit komt omdat een veldbus de flexibiliteit en schaalbaarheid van een systeem aanzienlijk verhoogt: er zijn minder kabelleidingen nodig omdat één enkele dataleiding nu het aantal discrete verbindingen vermindert. Nieuwe apparaten kunnen gemakkelijk in het netwerk worden geïntegreerd en verschillende componenten kunnen via dezelfde bus communiceren. Diagnose is ook eenvoudiger omdat fouten nu gemakkelijker kunnen worden opgespoord.

Tegelijkertijd zijn de benodigde veldbusknopen erg duur en wordt compatibiliteit een belangrijk probleem: Omdat niet elk apparaat met elke veldbus kan communiceren. De architectuur is afhankelijk van het veldbusprotocol dat in de PLC wordt gebruikt.

Remote I/O: Uit de schakelkast

Remote IO verplaatst IO-modules van beschermingsklasse IP65 naar afgelegen locaties in de buurt van sensoren en actuatoren. Deze modules communiceren met het centrale besturingssysteem via veldbussystemen. Remote I/O is essentieel voor grote en uitgebreide installaties als de modules buiten de schakelkast en dicht bij de componenten moeten worden geplaatst. De bedradingsinspanning wordt verder geminimaliseerd, de gegevenssnelheden verhoogd en de capaciteit van de schakelkast aanzienlijk verminderd. Plaatsing in het veld vereenvoudigt ook de schaalbaarheid van de machine aanzienlijk en maakt de machine veel kosteneffectiever om te realiseren. Bovendien wordt het onderhoud vereenvoudigd, omdat storingen direct ter plaatse kunnen worden gediagnosticeerd en verholpen.

Het gebruik van remote I/O is een integraal onderdeel geworden van de moderne automatiseringsarchitectuur en vertegenwoordigt een groot voordeel voor automatisering. Deze technologie is in eerste instantie echter het duurst in aanschaf. Het systeem wordt veel afhankelijker van een stabiele netwerkverbinding en vereist veel expertise in planning en integratie.

Pneumatiek en elektrische automatisering perfect met elkaar verbonden

De integratie van ventieleilanden en pneumatische componenten in een automatiseringssysteem biedt grote mogelijkheden, maar brengt ook het risico met zich mee van overdimensionering door lange en complexe slangen en hoge kosten door de extra interfaces die nodig zijn. Met de juiste componenten en een zo eenheid mogelijke communicatietaal kan echter een gedecentraliseerde of hybride (modulaire en gedecentraliseerde) verbinding worden geïmplementeerd. Dit vermindert het aantal busknopen en IP-adressen en vereenvoudigt de Diagnose.