เลือกสถาปัตยกรรมของระบบที่เหมาะสม ประหยัดต้นทุน คงความยืดหยุ่น

ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม การเลือกสถาปัตยกรรมของระบบที่เหมาะสมนั้นจะช่วยกำหนดประสิทธิภาพ ต้นทุน และความยั่งยืนในอนาคตได้ การสื่อสารอัจฉริยะระหว่าง PLC และส่วนประกอบอัตโนมัติ เช่น ระบบขับเคลื่อน เซ็นเซอร์ และวาล์วเทอร์มินัล ไม่เพียงแค่ช่วยลดต้นทุนโดยรวมได้อย่างมากเท่านั้น แต่ยังช่วยรับประกันความยืดหยุ่นและความสามารถในการขยายระบบอีกด้วย ปัจจุบัน ผู้ใช้มีตัวเลือกการออกแบบให้เลือกมากมาย ตั้งแต่การเดินสายไฟแบบแยกส่วน ระบบฟิลด์บัสที่มี I/O ระยะไกล ไปจนถึงจุดต่อระบบนิวแมติกแบบรวมศูนย์และแบบกระจายศูนย์ โพสต์ในบล็อกนี้แสดงขอบเขตการใช้งานและข้อดีข้อเสียของแนวทางสถาปัตยกรรมในรูปแบบต่างๆ โดยจะมุ่งเน้นไปที่ประเด็นด้านต้นทุนและความยืดหยุ่น

การเดินสายไฟแบบแยกส่วน: โซลูชันที่คุ้มต้นทุนสำหรับเครื่องจักรขนาดเล็ก

ในการเดินสายไฟแบบแยกส่วนนั้น ส่วนประกอบแต่ละชิ้น เช่น เซ็นเซอร์และตัวกระตุ้นจะเชื่อมต่อกับหน่วยควบคุมส่วนกลางในตู้ควบคุมโดยตรง การเดินสายไฟในลักษณะดังกล่าว อินพุตและเอาต์พุตแต่ละจุดจะมีสายไฟของตัวเอง แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการใช้โปรโตคอลการสื่อสารและโหนดบัสที่มีราคาแพงและซับซ้อน แต่สถาปัตยกรรมดังกล่าวกลับทำงานถึงขีดจำกัดได้อย่างรวดเร็ว และเมื่อขนาดเพิ่มขึ้น ก็ต้องเดินสายไฟมากขึ้นและต้องใช้พื้นที่จำนวนมากในตู้ควบคุม เมื่อระบบขยายตัวใหญ่ขึ้น ระบบจะซับซ้อนและเสี่ยงต่อข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็กหรือระบบที่มีอินพุตและเอาต์พุตที่จัดการได้ ระบบนี้ถือว่าเพียงพอแล้ว ตราบใดที่ต้นทุนและความต้องการพื้นที่ยังคงมีจำกัด

ระบบฟิลด์บัส: สำหรับงานอัตโนมัติที่ซับซ้อนมากขึ้น

ระบบฟิลด์บัสเป็นเครือข่ายดิจิทัลที่เชื่อมต่ออุปกรณ์หลายตัวเข้ากับหน่วยควบคุมผ่านสายการสื่อสารเพียงเส้นเดียว ตัวอย่าง เช่น ProfiNET, EtherNET/IP หรือ EtherCAT สิ่งเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับระบบขนาดกลางถึงใหญ่ที่มีอินพุตและเอาต์พุตจำนวนมาก ฟิลด์บัสช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับขนาดของระบบได้อย่างมาก เนื่องจากต้องใช้สายไฟน้อยลง เพราะในปัจจุบันการใช้สายข้อมูลเพียงเส้นเดียวนั้นสามารถลดการเชื่อมต่อแบบแยกจากกันได้อย่างมาก อุปกรณ์ใหม่สามารถรวมเข้ากับเครือข่ายได้อย่างง่ายดาย และส่วนประกอบต่างๆ สามารถสื่อสารกันผ่านบัสเดียวกันได้ การวินิจฉัยยังทำได้ง่ายขึ้นด้วย เนื่องจากสามารถระบุข้อบกพร่องได้ง่ายขึ้น

ในเวลาเดียวกัน โหนดฟิลด์บัสที่จำเป็นนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงมาก และความเข้ากันได้ก็กลายเป็นปัญหาใหญ่: เนื่องจากไม่ใช่ทุกอุปกรณ์จะสามารถสื่อสารกับทุกฟิลด์บัสได้ สถาปัตยกรรมขึ้นอยู่กับโปรโตคอลฟิลด์บัสที่ใช้ใน PLC

I/O ระยะไกล: ออกจากตู้ควบคุม

IO ระยะไกลจะย้ายโมดูล IO จากระดับการป้องกัน IP65 ไปยังสถานที่ระยะไกลที่ใกล้กับเซ็นเซอร์และตัวกระตุ้น โมดูลดังกล่าวสื่อสารกับตัวควบคุมส่วนกลางผ่านระบบฟิลด์บัส I/O ระยะไกลมีความจำเป็นสำหรับระบบขนาดใหญ่และครอบคลุม หากต้องวางโมดูลไว้ภายนอกตู้ควบคุมและใกล้กับส่วนประกอบ ความพยายามในการเดินสายไฟลดลงอีก อัตราข้อมูลเพิ่มขึ้น และความจุของตู้ควบคุมลดลงอย่างมาก การวางตำแหน่งในไซต์งานยังช่วยลดความซับซ้อนในการปรับขนาดของเครื่องจักรได้อย่างมากและทำให้คุ้มต้นทุนมากขึ้น รวมถึงทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้นอีกด้วย เนื่องจากสามารถวินิจฉัยและแก้ไขข้อบกพร่องได้โดยตรงที่หน้างาน

การใช้ I/O ระยะไกลได้กลายเป็นส่วนสำคัญของสถาปัตยกรรมของระบบอัตโนมัติสมัยใหม่และถือเป็นประโยชน์หลักสำหรับระบบอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้มีราคาแพงที่สุดเมื่อซื้อในครั้งแรก ระบบจะขึ้นกับการเชื่อมต่อเครือข่ายที่เสถียรมากขึ้นและต้องใช้ความเชี่ยวชาญด้านการวางแผนและการผสานรวมอย่างมาก

ระบบนิวแมติกและระบบไฟฟ้าอัตโนมัติเชื่อมต่อกันได้อย่างสมบูรณ์แบบ

การรวมวาล์วเทอร์มินัลและส่วนประกอบของระบบนิวแมติกเข้าในระบบอัตโนมัติมีศักยภาพอย่างมาก แต่ก็มีความเสี่ยงในการขยายขนาดเนื่องจากท่อที่ยาวและซับซ้อน และต้นทุนที่สูง เนื่องจากต้องมีอินเทอร์เฟซเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบที่ถูกต้องและภาษาการสื่อสารเดียวกันก็ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อแบบกระจายศูนย์หรือแบบไฮบริด (แบบแยกส่วนและแบบกระจายศูนย์) ได้ วิธีนี้ช่วยลดจำนวนโหนดบัสและที่อยู่ IP และทำให้การวินิจฉัยง่ายขึ้น