A kommunikációs protokollok határozzák meg, hogy a terepi eszközök - érzékelők, aktuátorok vagy robotok - hogyan cserélnek adatokat az olyan vezérlőkkel, mint a PLC-k vagy a peremszámítógépek. Csökkentik a kábelezést, megtakarítják a telepítési időt és csökkentik a hibakockázatot, miközben intelligensebb, megbízhatóbb gépeket tesznek lehetővé. A protokollok segítségével az eszközök megosztják egymással a diagnosztikai, I/O állapot- és teljesítményadatokat, támogatva a távfelügyeletet, az MI-vezérelt elemzést, a felhőszolgáltatásokat és az új üzleti modelleket, amelyek a hatékonyságot és a szolgáltatási innovációt segítik elő.
A PLC-k először RS232 soros kapcsolatra támaszkodtak az olyan eszközök, mint a monitorok vagy nyomtatók csatlakoztatásához. Az 1980-as évek végén a terepibusz-technológia a bonyolult párhuzamos kábelezést digitális átvitellel váltotta fel, amelyet később az IEC 61158 szabványosított. 1999 óta széles körben használnak különféle terepibusz-rendszereket, a következő generációt az Ethernet-alapú, részben valós idejű protokollok alkotják. Ma a felhőcsatlakozás, az adattavak és az IT/OT konvergencia határozza meg a modern ipari kommunikációt - és a biztonság most már központi kérdés.
Az információtechnológia (IT) kezeli az adatokat és az alkalmazásokat, például az információs rendszereket, az irodai számítógépeket és a hálózatokat. Az operatív technológia (OT) felügyeli és vezérli a fizikai eszközöket, például a termelőberendezéseket. Az IT/OT konvergencia integrálja mindkettőt, gyakran közös protokollokon keresztül. A technológiák azonban különböznek: Az ipari Ethernetnek ellen kell állnia az olyan keményebb körülményeknek, mint a rezgés, a por és a hő, ami nagyobb robusztusságot igényel. Úgy tervezték, hogy megelőzze a hibákat és gyorsan reagáljon a zavarokra, nagy adatátviteli sebességre, ütközéskezelésre és - ami a legfontosabb - determinisztikus kommunikációra épített protokollok segítségével, hogy biztosítsa az adatok időben történő továbbítását és a termelési hibák elkerülését.
De melyik is a 10 top technológia, amelyek ma az ipari automatizálást alakítják?
Az első generációban több mint 30 protokollt fejlesztettek ki, de az olyan szabványok, mint a Profibus, Interbus, CANopen, DeviceNet® és CC-Link® hamarosan néhány kulcsfontosságú szereplőre szűkítették a mezőnyt.
1. Profibus. A Profibus nemzetközileg szabványosított (pl. EN 50170), és vezérlőket, érzékelőket és aktuátorokat csatlakoztat. Az olyan változatok, mint a Profibus DP és PA különböző automatizálási igényeket szolgálnak ki. Ez volt az egyik legszélesebb körben használt korai automatizálási protokoll.
2. Interbus. Az Interbus, egy korai ipari szabvány, az eszközöket gyűrűs topológiában kötötte össze a gyors és megbízható adatátvitel érdekében ipari környezetben.
3. CANopen és 4. DeviceNet®. Mindkettő CAN-alapú, amelyet eredetileg az autóipari hálózatokhoz fejlesztettek ki. A DeviceNet® lehetővé tette az egyszerű, gyors integrációt, ami népszerű volt az Egyesült Államokban, míg a CANopen nagyobb rugalmasságot és haladó menedzsment funkciókat kínált.
5. CC-Link®. A CC-Link® egy Ázsiában széles körben használt és szabványosított nagysebességű, valós idejű nyílt terepibusz.
6. Profinet. A Profinet széles körben használatos az ipari automatizálásban nagy teljesítménye, skálázhatósága és Ethernet-kompatibilitása miatt. Támogatja a szabványos TCP/IP, a valós idejű (RT) és az izokronikus valós idejű (IRT) adatátvitelt, ideális az összetett, időkritikus alkalmazásokhoz. A Profinet lehetővé teszi az Ipar 4.0-t is azáltal, hogy integrálja az automatizálást az IT-rendszerekkel, támogatja a diagnosztikát, a konfigurációt és a karbantartást.
7. EtherNet/IP. Az EtherNet/IP-t széles körben használják az ipari automatizálásban az átjárhatósága, skálázhatósága és a szabványos Ethernetre (TCP/IP) való támaszkodása miatt. A Common Industrial Protocol-ra (CIP) épülve egységes kommunikációs keretet kínál az olyan eszközök számára, mint az érzékelők, aktuátorok és vezérlők. A valós idejű és nem valós idejű kommunikációt egyaránt támogatja, így az egyszerű vezérléstől az összetett gyártásig terjedő alkalmazásokhoz is megfelel.
8. EtherCAT®. Az EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) egy nagy teljesítményű, valós idejű Ethernet terepibusz, amelyet ipari automatizáláshoz terveztek. Az adatokat menet közben dolgozza fel, ahogy a képkockák áthaladnak az eszközökön, minimalizálva a késedelmeket és maximalizálva a hatékonyságot. Az alacsony késleltetéséről, pontos szinkronizálásáról és skálázhatóságáról ismert EtherCAT ideális a mozgásvezérléshez, a robotikához és a nagy sebességű gyártáshoz.
9. Powerlink. A Powerlink egy nyílt, valós idejű Ethernet protokoll az ipari automatizáláshoz, amely determinisztikus, nagy sebességű kommunikációt biztosít. Időzített, master-slave mechanizmust használ, amely alacsony késleltetéssel és jitterrel biztosítja a pontos adatcserét, ami ideális az olyan feladatokhoz, mint a mozgásvezérlés és a robotika.
10. CC-Link® IE. A CC-Link® IE egy nyílt, nagysebességű Ethernet-alapú terepibusz, amelyet a CC-Link® Partner Association fejlesztett ki. Gigabites sebességet és valós idejű, determinisztikus kommunikációt kínál az ipari automatizáláshoz. Az Ázsiában széles körben használt megoldás lehetővé teszi az eszközök zökkenőmentes integrációját komplex hálózatokon keresztül, és támogatja az Ipar 4.0 alkalmazásokat, például az intelligens gyárakat és az IIoT-t.
A 10 ipari automatizálási protokoll közül négy kulcsfontosságú újítás emelkedik ki.
Az intelligens gyár a digitális technológiákat, az automatizálást és az adatcserét használja a rugalmas, hatékony és összekapcsolt termelés megteremtéséhez. Integrálja az IoT-t, a mesterséges intelligenciát, a robotikát, a nagyméretű adatokat és a kiber-fizikai rendszereket a valós idejű felügyelet, az autonóm döntések és a gépek, rendszerek és emberek közötti zökkenőmentes kommunikáció érdekében. A 2. és 3. generációs kommunikációs protokollok biztosítják az adatelemzés és az új üzleti modellek technikai alapjait. Az olyan intézmények, mint az üzleti iskolák és egyetemek a Festo Didactic kiber-fizikai gyárakat használják e technológiák oktatására.
Az intelligens termék olyan fizikai tárgy, amelyet érzékelőkkel, szoftverrel, csatlakoztathatósággal és intelligenciával egészítettek ki az adatok gyűjtése, feldolgozása és cseréje érdekében. Ez olyan funkciókat tesz lehetővé, mint a távfelügyelet, az öndiagnosztika, az adaptív viselkedés és a digitális ökoszisztémákba való integráció. A korai példák közé tartozik a Festo Motion Terminal VTEM, az energiahatékonysági modul (MSE6-E2M) és az MQTT és OPC UA támogatású intelligens szelepszigetek (CPX/MPA, CPX/VTSA, VTUX). A Festo AX industrial AI apps lehetővé teszi a fejlett elemzést még az MI-szakértelemmel nem rendelkező felhasználók számára is.
Az intelligens gyárak és termékek az Ipar 4.0 központi elemei, amelyek növelik a termelékenységet, csökkentik az állásidőt, javítják a minőséget és felgyorsítják a piaci reagálást. Lehetővé teszik a fenntartható gyártást, elősegítik az innovációt és új üzleti modelleket nyitnak meg.
Az peremszámítógépek, a PLC-k és a fejlett kommunikációs protokollok olyan eszközöket biztosítanak a mérnökök számára, amelyekkel szilárd alapot teremthetnek a nagy teljesítményű adatelemzéshez és a jövőbe mutató megoldásokhoz. Az olyan innovációs vezetők, mint a Festo, felgyorsítják ezt a tendenciát azzal, hogy átfogó, egyablakos megoldásokat kínálnak.