Wybór odpowiedniej architektury systemu – oszczędzaj koszty, zachowaj elastyczność

W automatyce przemysłowej wybór odpowiedniej architektury systemu decyduje o efektywności, kosztach i przyszłości. Inteligentna komunikacja między sterownikiem PLC a komponentami automatyki, takimi jak napędy, czujniki i wyspy zaworowe, może nie tylko znacznie obniżyć ogólne koszty, ale także zapewnić elastyczność i możliwość rozbudowy systemu. Obecnie użytkownicy mają do dyspozycji szeroką gamę opcji projektowych: od dyskretnego okablowania i systemów fieldbus ze zdalnymi wejściami/wyjściami po scentralizowane i zdecentralizowane połączenia pneumatyczne. W tym wpisie na blogu przyjrzymy się obszarom zastosowań oraz zaletom i wadom różnych podejść architektonicznych, koncentrując się na kosztach i elastyczności.

Dyskretne okablowanie: Ekonomiczne rozwiązanie dla małych maszyn

Dzięki dyskretnemu okablowaniu każdy pojedynczy element, taki jak czujniki i siłowniki, jest podłączony bezpośrednio do centralnej jednostki sterującej w szafie sterującej. Każde wejście i wyjście wymaga własnego przewodu. Chociaż eliminuje to potrzebę stosowania drogich i złożonych protokołów komunikacyjnych i modułów magistrali, architektura szybko osiąga swoje granice, a wraz ze wzrostem rozmiaru prowadzi do wysokich kosztów okablowania i dużych wymagań przestrzennych w szafie sterującej. System szybko staje się niezwykle złożony i podatny na błędy z rozszerzeniami. System ten jest jednak wystarczający dla małych maszyn lub systemów z zarządzalnymi wejściami i wyjściami, o ile koszty i wymagania dotyczące przestrzeni są utrzymywane w granicach limitów.

Systemy Fieldbus: Dla bardziej złożonych zadań automatyzacji

Systemy Fieldbus to sieci cyfrowe, które łączą kilka urządzeń z jednostką sterującą za pośrednictwem jednej linii komunikacyjnej. Przykładami są ProfiNET, EtherNET/IP lub EtherCAT. Są one istotne dla średnich i dużych systemów z dużą liczbą wejść i wyjść. Jest to dlatego, że magistrala polowa znacznie zwiększa elastyczność i skalowalność systemu: wymaga się mniej linii kablowych, ponieważ pojedyncza linia danych redukuje liczbę dyskretnych połączeń. Nowe urządzenia można łatwo zintegrować z siecią, a różne komponenty mogą komunikować się za pośrednictwem tej samej magistrali. Diagnostyka jest również uproszczona, ponieważ usterki można teraz łatwiej zidentyfikować.

Jednocześnie niezbędne węzły magistrali są bardzo kosztowne, a kompatybilność staje się ważną kwestią: Ponieważ nie każde urządzenie może komunikować się z każdą magistralą fieldbus. Architektura zależy od protokołu fieldbus używanego w sterowniku PLC.

Zdalne wejścia/wyjścia: Poza szafą sterującą

Zdalne We/Wy przenosi moduły IO o stopniu ochrony IP65 do odległych lokalizacji w pobliżu czujników i siłowników. Moduły te komunikują się z centralnym systemem sterowania za pośrednictwem magistrali Fieldbus. Zdalne wejścia/wyjścia są niezbędne w przypadku dużych i rozległych systemów, jeśli moduły mają być umieszczone poza szafą sterującą i blisko komponentów. Nakład pracy związany z okablowaniem jest dodatkowo zminimalizowany, prędkości przesyłu danych zwiększone, a pojemność szafy sterowniczej znacząco zmniejszona. Umieszczenie maszyny w terenie ułatwia i obniża koszty skalowania oraz upraszcza serwisowanie, ponieważ usterki mogą być diagnozowane i usuwane bezpośrednio na miejscu.

Wykorzystanie zdalnych wejść/wyjść stało się integralną częścią nowoczesnej architektury automatyki i stanowi główną korzyść dla automatyki. Jednak ta technologia początkowo jest najdroższa do zakupu. System staje się znacznie bardziej zależny od stabilnego połączenia sieciowego i wymaga dużej wiedzy specjalistycznej w zakresie planowania i integracji.

Idealne połączenie pneumatyki i automatyki elektrycznej

Integracja wysp zaworowych i komponentów pneumatycznych z systemem automatyzacji oferuje ogromny potencjał, ale niesie ze sobą również ryzyko przewymiarowania ze względu na długie i złożone przewody oraz wysokie koszty z powodu wymaganych dodatkowych interfejsów. Jednak dzięki odpowiednim komponentom i możliwie jednolitemu językowi komunikacji można zrealizować zdecentralizowane lub hybrydowe (modułowe i zdecentralizowane) połączenie. Zmniejsza to liczbę modułów magistrali i adresów IP oraz upraszcza diagnostykę.