Izbira prave sistemske arhitekture – prihranite stroške in ostanite prilagodljivi
Pri industrijski avtomatizaciji izbira prave sistemske arhitekture določa učinkovitost, stroške in prihodnost. Pametna komunikacija med PLC in komponentami za avtomatizacijo, kot so pogoni, senzorji in terminali ventilov, lahko ne le znatno zniža skupne stroške, temveč tudi zagotovi prilagodljivost in razširljivost sistema. Danes imajo uporabniki na voljo številne možnosti zasnove: od diskretne napeljave in sistemov Fieldbus z oddaljenimi I/O do centraliziranih in decentraliziranih pnevmatskih povezav. V tem prispevku si bomo ogledali področja uporabe ter prednosti in slabosti različnih arhitekturnih pristopov s poudarkom na stroških in prilagodljivosti.
Diskretno ožičenje: stroškovno učinkovita rešitev za majhne stroje
Z diskretnim ožičenjem je vsaka posamezna komponenta, kot so senzorji in aktuatorji, neposredno povezana s centralno krmilno enoto v stikalni omari. Vsak vhod in izhod potrebujeta svoj vodnik. Čeprav to odpravlja potrebo po dragih in zapletenih komunikacijskih protokolih in vozliščih bus, arhitektura hitro doseže svoje meje in z naraščajočo velikostjo povzroči visoke stroške kablov in velike potrebe po prostoru v stikalni omari. Z razširitvami sistem hitro postane zelo zapleten in nagnjen k napakam. Vendar ta sistem zadostuje za majhne stroje ali sisteme z obvladljivimi vhodi in izhodi, če so stroški in prostorske zahteve omejeni.
Sistemi Fieldbus: Za bolj zapletena opravila avtomatizacije
Sistemi Fieldbus so digitalna omrežja, ki z eno komunikacijsko linijo povezujejo več naprav z nadzorno enoto. Primeri so ProfiNET, EtherNET/IP ali EtherCAT. Ti so pomembni za srednje velike do velike sisteme z velikim številom vhodov in izhodov. Fieldbus namreč bistveno poveča prilagodljivost in razširljivost sistema: potrebnih je manj kabelskih linij, saj se z eno samo podatkovno linijo zmanjša število diskretnih povezovalnih delov. V omrežje je mogoče enostavno vključiti nove naprave, različne komponente pa lahko komunicirajo prek istega vodila. Poenostavljena je tudi diagnostika, saj je zdaj lažje prepoznati napake.
Hkrati so potrebna vozlišča Fieldbus zelo draga, zato postaja združljivost pomembno vprašanje: Ker vsaka naprava ne more komunicirati z vsakim omrežnim vodilom. Arhitektura je odvisna od protokola Fieldbus, ki se uporablja v PLC.
Oddaljeni vhod/izhod: Iz stikalne omarice
Remote IO prestavlja module iz razreda zaščite IP65 na oddaljene lokacije v bližini senzorjev in aktuatorjev. Ti moduli komunicirajo s centralnim nadzornim sistemom prek sistemov Fieldbus. Oddaljeni I/O so nujni za velike in obsežne sisteme, če morajo biti moduli nameščeni zunaj stikalne omare in v bližini komponent. Pri tem je treba zmanjšati napeljavo, povečati hitrost prenosa podatkov in znatno zmanjšati zmogljivost stikalne omare. Namestitev na terenu tudi bistveno poenostavi razširljivost stroja in poveča stroškovno učinkovitost izvedbe ter poenostavi vzdrževanje, saj je napake mogoče diagnosticirati in odpraviti neposredno na kraju samem.
Uporaba oddaljenih vhodov/izhodov je postala sestavni del sodobne arhitekture avtomatizacije in predstavlja veliko prednost za avtomatizacijo. Vendar je ta tehnologija na začetku najdražja za nakup. Sistem postane veliko bolj odvisen od stabilne omrežne povezave in zahteva veliko strokovnega znanja pri načrtovanju in integraciji.
Pnevmatika in električna avtomatizacija sta odličen povezovalni del
Vključevanje ventilskih terminalov in pnevmatskih komponent v sistem avtomatizacije ponuja velike možnosti, vendar pa prinaša tudi tveganje predimenzioniranja zaradi dolgih in zapletenih cevi ter visoke stroške zaradi potrebnih dodatnih vmesnikov. S pravimi komponentami in čim bolj enotnim komunikacijskim jezikom pa je mogoče izvesti decentralizirano ali hibridno (modularno in decentralizirano) povezavo. S tem se zmanjša število vozlišč busa in naslovov IP ter poenostavi diagnostika.
