V priemyselnej automatizácii rozhoduje výber správnej architektúry systému o efektívnosti, nákladoch a budúcnosti. Inteligentná komunikácia medzi PLC a automatizačnými komponentmi, ako sú pohony, snímače a ventilové terminály, môže nielen výrazne znížiť celkové náklady, ale aj zabezpečiť flexibilitu a rozšíriteľnosť systému. Používatelia majú dnes k dispozícii širokú škálu konštrukčných možností: od diskrétneho zapojenia a zbernicových systémov so vzdialenými I/O až po centralizované a decentralizované pneumatické pripojenia. V tomto blogovom príspevku sa pozrieme na oblasti použitia a výhody a nevýhody rôznych architektonických prístupov so zameraním na náklady a flexibilitu.
Pri diskrétnom zapojení je každý jednotlivý komponent, napríklad snímače a akčné členy, pripojený priamo k centrálnej riadiacej jednotke v rozvodnej skrinke. Každý vstup a výstup si vyžaduje vlastné Vedenie. Hoci sa tým eliminuje potreba drahých a zložitých komunikačných protokolov a uzlov zbernice, architektúra rýchlo dosiahne svoje limity a s rastúcou veľkosťou vedie k vysokým nákladom na kabeláž a veľkým priestorovým nárokom v rozvodnej skrinke. Systém sa rýchlo stáva mimoriadne zložitým a náchylným na chyby pri rozšíreniach. Tento systém je však postačujúci pre malé stroje alebo systémy so zvládnuteľnými vstupmi a výstupmi, pokiaľ sú náklady a priestorové nároky v medziach.
Systémy Fieldbus sú digitálne siete, ktoré spájajú niekoľko zariadení s riadiacou jednotkou prostredníctvom jednej komunikačnej linky. Príkladmi sú siete ProfiNET, EtherNET/IP alebo EtherCAT. Tieto sú relevantné pre stredné až veľké systémy s veľkým počtom vstupov a výstupov. Dôvodom je, že zbernica výrazne zvyšuje flexibilitu a škálovateľnosť systému: je potrebných menej káblových vedení, pretože jediné dátové vedenie teraz znižuje počet diskrétnych Spojení. Do siete možno ľahko integrovať nové zariadenia a rôzne komponenty môžu komunikovať prostredníctvom rovnakej zbernice. Zjednodušuje sa aj diagnostika, pretože poruchy možno teraz ľahšie identifikovať.
Zároveň sú potrebné uzly zbernice veľmi nákladné a kompatibilita sa stáva dôležitou otázkou: Pretože nie každé zariadenie môže komunikovať s každou zbernicou. Architektúra závisí od protokolu zbernice použitého v PLC.
Vzdialený IO premiestňuje moduly IO s krytím IP65 na vzdialené miesta v blízkosti snímačov a akčných členov. Tieto moduly komunikujú s centrálnym riadiacim systémom prostredníctvom zbernicových systémov. Vzdialené I/O sú nevyhnutné pre veľké a rozsiahle systémy, ak majú byť moduly umiestnené mimo rozvodnej skrine a v blízkosti komponentov. Náročnosť zapojenia sa ďalej minimalizuje, zvyšuje sa rýchlosť prenosu údajov a výrazne sa znižuje kapacita rozvádzača. Umiestnenie v teréne tiež výrazne zjednodušuje škálovateľnosť stroja a jeho realizáciu, ako aj zjednodušuje údržbu, pretože poruchy možno diagnostikovať a odstrániť priamo na mieste.
Používanie vzdialených vstupov/výstupov sa stalo neoddeliteľnou súčasťou modernej automatizačnej architektúry a predstavuje významný prínos pre automatizáciu. Táto technológia je však spočiatku najdrahšia. Systém sa stáva oveľa závislejším od stabilného sieťového pripojenia a vyžaduje si veľké množstvo odborných znalostí pri plánovaní a integrácii.
Integrácia ventilových terminálov a pneumatických komponentov do Automatizačného systému ponúka veľký potenciál, ale skrýva aj riziko predimenzovania kvôli dlhým a zložitým hadiciam a vysoké náklady kvôli potrebným dodatočným rozhraniam. So správnymi komponentmi a čo najjednotnejším komunikačným jazykom však možno realizovať decentralizované alebo hybridné (modulárne a decentralizované) spojenie. Tým sa znižuje počet uzlov zbernice a adries IP a zjednodušuje sa diagnostika.