У промисловій автоматизації вибір відповідної системної архітектури визначає ефективність, витрати та перспективність. Інтелектуальний зв'язок між ПЛК і компонентами автоматизації, такими як приводи, давачі та пневмоострови, може не тільки значно знизити загальні витрати, але й забезпечити гнучкість і розширення системи. Сьогодні користувачі мають у своєму розпорядженні широкий вибір варіантів проектування: від дискретного підключення і систем промислових мереж з віддаленими входами/виходами до централізованих і децентралізованих систем пневматичного підключення. У цьому блозі ми розглянемо сфери застосування, а також переваги та недоліки різних архітектурних підходів, зосередившись на вартості та гнучкості.
За допомогою дискретного підключення кожен окремий компонент, наприклад, давачі та виконавчі механізми, підключається безпосередньо до центрального блоку керування в шафі керування. Для кожного входу і виходу потрібен окремий провід. Хоча це усуває потребу в дорогих і складних протоколах зв'язку і промислових мережах, така архітектура швидко досягає своїх меж і, зі збільшенням розмірів, призводить до високих витрат на кабелі і великих вимог до місця в шафі керування. З розширеннями система швидко стає надзвичайно складною і схильною до помилок. Однак цієї системи достатньо для невеликих машин або систем з керованими входами і виходами, за умови, що витрати і вимоги до простору не виходять за рамки.
Системи промислових мереж - це цифрові мережі, які з'єднують кілька пристроїв з блоком керування через одну лінію зв'язку. Прикладами є ProfiNET, EtherNET/IP або EtherCAT. Вони актуальні для середніх і великих систем з великою кількістю входів і виходів. Це пов'язано з тим, що промислова мережа значно підвищує гнучкість і масштабованість системи: потрібно менше кабельних ліній, оскільки одна лінія передачі даних зменшує кількість дискретних з'єднань. Нові пристрої можна легко інтегрувати в мережу, а різні компоненти можуть обмінюватися даними через одну мережу. Діагностика також спрощується, оскільки несправності тепер легше ідентифікувати.
У той же час, необхідні вузли промислової мережі є дуже дорогими, а сумісність стає важливим питанням: Це пов'язано з тим, що не кожен пристрій може взаємодіяти з кожною промисловою мережею. Архітектура залежить від протоколу промислової мережі, що використовується в ПЛК.
Віддалені IO переміщують модулі входів/виходів з класом захисту IP65 у віддалені місця, ближче до давачів і виконавчих механізмів. Ці модулі зв'язуються з центральною системою керування за допомогою промислових мереж. Віддалені входи/виходи необхідні для великих і розгалужених систем, якщо модулі мають бути розміщені поза шафою керування і близько до компонентів. Ще більше зменшується кількість проводів, підвищується швидкість передачі даних, а розмір шафи керування значно зменшується. Віддалене розташування також значно спрощує масштабування машини і робить її набагато більш економічно ефективною, а також спрощує технічне обслуговування, оскільки несправності можуть бути діагностовані і усунені безпосередньо на місці.
Використання віддалених входів/виходів стало невід'ємною частиною сучасної архітектури автоматизації і являє собою основну перевагу. Однак ця технологія на початковому етапі є найдорожчою у придбанні. Система стає набагато більш залежною від стабільного мережевого з'єднання і вимагає великого досвіду в плануванні та інтеграції.
Інтеграція пневмоостровів і пневматичних компонентів у систему автоматизації має великий потенціал, але також приховує в собі ризик надмірних розмірів через довгі трубопроводи і високі витрати через необхідні додаткові підключення. Однак децентралізоване або гібридне (модульне і децентралізоване) підключення може бути реалізоване за допомогою відповідних компонентів і максимально стандартизованої мови комунікації. Це зменшує кількість вузлів і IP-адрес мережі та спрощує діагностику.