In der industriellen Automatisierung entscheidet die Wahl der richtigen Systemarchitektur über Effizienz, Kosten und Zukunftssicherheit. Eine smarte Kommunikation zwischen SPS und Automatisierungskomponenten wie Antrieben, Sensoren und Ventilinseln kann nicht nur die Gesamtkosten deutlich senken, sondern auch die Flexibilität und Erweiterbarkeit einer Anlage sicherstellen. Anwendern steht heute eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten zur Verfügung: von der diskreten Verdrahtung über Feldbussysteme mit Remote I/O bis hin zur zentralen und dezentralen Anbindung der Pneumatik. In diesem Blogbeitrag werfen wir einen Blick auf die Einsatzgebiete und Vor- und Nachteile der verschiedenen Architekturansätze mit dem Fokus auf Kosten und Flexibilität.
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Nel cablaggio discreto ogni singolo componente, come sensori e attuatori, è collegato direttamente all'unità di comando centrale nel quadro di comando. Ogni ingresso e uscita richiede la propria il proprio cavo. Sebbene ciò elimini la necessità di protocolli di comunicazione e nodi bus costosi e complessi, l'architettura raggiunge rapidamente i limiti e, con l'aumento delle dimensioni, determina costi di cablaggio elevati e grandi esigenze di spazio nel quadro di comando. In caso di espansioni, il sistema diventa rapidamente molto complesso e soggetto a errori. Tuttavia, questo sistema è sufficiente per macchine o impianti di piccole dimensioni con ingressi e uscite gestibili, purché i costi e gli spazi richiesti siano contenuti.
I sistemi fieldbus sono reti digitali che collegano diversi apparecchi all'unità di comando attraverso un'unica linea di comunicazione. Esempi sono ProfiNET, EtherNet/IP o EtherCAT. Questi sono rilevanti per gli impianti di dimensioni medio-grandi con un gran numero di ingressi e uscite. Infatti, un fieldbus aumenta significativamente la flessibilità e la scalabilità di un sistema: sono necessarie meno linee di cavi, poiché una singola linea di dati riduce il numero di collegamenti discreti. I nuovi apparecchi possono essere facilmente integrati nella rete e i diversi componenti possono comunicare attraverso lo stesso bus. Anche la diagnostica è semplificata, in quanto i guasti possono essere identificati con maggiore semplicità.
Allo stesso tempo, i nodi fieldbus necessari sono molto costosi e la compatibilità sta diventando una tematica importante: Non tutti gli apparecchi, infatti, possono comunicare con tutti i fieldbus. L'architettura dipende dal protocollo fieldbus utilizzato nel PLC.
Remote I/O riposiziona i moduli IO della classe di protezione IP65 in posizioni remote vicino a sensori e attuatori. Questi moduli comunicano con il sistema di comando centrale tramite sistemi fieldbus. Remote I/O è essenziale per sistemi estesi e di grandi dimensioni, se i moduli devono essere collocati al di fuori del quadro di comando e vicino ai componenti. I lavori di cablaggio sono ulteriormente minimizzati, le velocità di trasmissione dei dati aumentano e la capacità del quadro di comando si riduce in modo significativo. La collocazione nel campo semplifica notevolmente anche la scalabilità della macchina e la rende molto più economica da realizzare, oltre a semplificare la manutenzione, in quanto i guasti possono essere diagnosticati ed eliminati direttamente sul posto.
L'impiego di Remote I/O è diventato parte integrante della moderna architettura di automazione e rappresenta un grande vantaggio per l'automazione. Tuttavia, questa tecnologia è inizialmente la più costosa da acquistare. Il sistema diventa molto più dipendente da una connessione di rete stabile e richiede una grande competenza nella pianificazione e nell'integrazione.
L'integrazione di unità di valvole e componenti pneumatici in un sistema di automazione offre un grande potenziale, ma comporta anche il rischio di sovradimensionamento a causa di tubazioni lunghe e complesse, oltre a costi elevati, dovuti alle interfacce aggiuntive richieste. Con i componenti giusti e un linguaggio di comunicazione il più possibile standardizzato, è possibile implementare una connessione decentrata o ibrida (modulare e decentrata). Ciò riduce il numero di nodi bus e di indirizzi IP e semplifica la diagnosi.
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