Fra styrekabinettet til maskinen: SIMATIC ET 200 udvider den distribuerede I/O-arkitektur

Introduktion

Industriel automationsarkitektur bliver i stigende grad decentraliseret. I stedet for at føre hver enkelt sensor- og aktuatorkabel tilbage til et stort centralt styrekabinett flytter maskinbyggere og anlægsoperatører input- og outputfunktionerne tættere på produktionsprocessen. Siemens imødegår disse krav gennem Simatic ET 200-distribuerede I/O-produktporteføljen . Produktfamilien omfatter kompakte IP20-moduler til styrekabinetter samt robuste IP65-, IP67- og IP69K-enheder til direkte montering på maskiner.

ET 200SP leverer kompakt og skalerbar I/O til almindelig automation, mens ET 200MP understøtter højtydende modulære applikationer. ET 200AL er designet til begrænsede installationsrum og bevægelige maskinsektioner. ET 200pro bringer modulær styring og I/O-funktioner uden for skabet, og ET 200eco PN leverer robuste blok-I/O til installation på feltplan. Sammen udgør disse systemer en fleksibel grundlag for moderne decentraliseret automation.

HVORFOR Distribueret I/O Bevæger sig tættere på processen

I en konventionel centraliseret arkitektur tilsluttes felterne signaler individuelt til I/O-kort i hovedstyringskabinettet. Denne fremgangsmåde er enkel for små maskiner, men kravene til kablingsudstyr stiger hurtigt, når afstanden mellem styringen og feltenhederne vokser. En distribueret I/O-station indsamler signaler tæt på maskinen og udveksler procesdata med styringen via et industrielt netværk som f.eks. PROFINET. Digitale indgange, analoge målinger, aktuatorudgange, IO-Link-data og diagnosticeringsinformation kan derfor overføres gennem en fælles kommunikationsinfrastruktur.

Kortere sensor- og aktuatorkabler kan reducere installationsarbejdet, udnyttelsen af kabelrør og fejl i tilslutningerne. Lokaliserede stationer gør også modulær maskinkonstruktion nemmere. Et transportbåndsektion, en emballageenhed eller en procesmodul kan konstrueres som en funktionsmæssig enhed og tilsluttes den overordnede styring, når produktionslinjen samles. Den arkitektoniske ændring forbedrer også diagnosticeringen. Moderne distribuerede I/O-systemer kan rapportere kanalfejl, ledningsbrud, kortslutninger, manglende belastningsspænding og enhedsstatus til automatiseringssystemet. Vedligeholdelsespersonale modtager mere præcise oplysninger, end hvad der ville være tilgængeligt fra en konventionel terminalbaseret installation.

Den SIMATIC ET 200-portefølje dækker både skabsmonterede og maskinmonterede konfigurationer, hvilket giver ingeniører mulighed for at vælge den beskyttelsesgrad, modultæthed, netværksgrænseflade og servicekoncept, som kræves i hver maskinområde.

ET 200SP og ET 200MP Optimer kabinskab-baseret automatisering

SIMATIC ET 200SP er beregnet til applikationer, der kræver høj kanaltæthed i et kompakt styrekabinet eller en decentraliseret kontrolkasse. Dens modulære struktur omfatter grænseflademoduler, CPU’er, digitale og analoge I/O, fejlsikre moduler, kommunikationsmoduler, teknologimoduler og motorstartkomponenter.

Push-in-terminalteknologi forenkler feltinstallationen af kabler, mens BaseUnit-konceptet adskiller terminalfunktioner fra det elektroniske modul. Afhængigt af konfigurationen kan moduler udskiftes eller vedligeholdes uden at skulle demontere hele stationen. Integrerede kanal- og moduldiagnostik hjælper teknikere med hurtigt at identificere fejl.

Den ET 200SP-system understøtter også forskellige kommunikationsarkitekturer. MultiFieldbus-funktionen gør det muligt for udvalgte konfigurationer at fungere med PROFINET, EtherNet/IP eller Modbus TCP, hvilket giver maskinbyggere større fleksibilitet, når de leverer udstyr til forskellige kunder. IO-Link-mastermoduler giver en yderligere forbindelseslag til intelligente sensorer og aktuatorer.

ET 200MP dækker et andet ydeevneområde. Den bruger den modulære I/O-teknologi, der er forbundet med SIMATIC S7-1500, og er velegnet til applikationer, der kræver hurtig signalbehandling, præcis synkronisering eller en stor centraliseret modulkonfiguration. Den kan monteres som lokal I/O sammen med en S7-1500-controller eller anvendes i en distribueret station via en passende grænseflademodule.

Som et resultat af dette, ET 200SP vælges ofte, hvor kompakt størrelse og fleksibel kanaludvidelse er primære krav, mens ET 200MP er velegnet til avancerede maskiner og produktionssystemer, hvor behandlingshastighed, målenøjagtighed og deterministisk drift er mere vigtige.

ET 200AL og ET 200pro Placer I/O direkte ved maskinen

At fjerne kontrolskabet kræver I/O-hardware, der kan tåle støv, vibration, olie, fugt og mekanisk stød. SIMATIC ET 200AL og ET 200pro adresserer disse forhold med beskyttede kabinetter og feltorienteret tilslutningsteknologi.

SIMATIC ET 200AL er et kompakt IP65/67-system, der er udviklet til trange monteringsrum. Dets smalle og letvægtige moduler kan monteres i forskellige orienteringer, herunder på bevægelige maskinkomponenter. M8- og M12-konnektorer gør det muligt at tilslutte sensorer og aktuatorer uden almindelige terminalrækker.

Typiske ET 200AL-anvendelser omfatter monteringsmaskiner, materialehåndteringssystemer, kompakt emballeringsudstyr og maskinsektioner, hvor vægt og monteringsplads er begrænsede. Ved at placere I/O tæt på feltenhederne reduceres kablens længde, og risikoen for ledningsskade i bevægelige applikationer kan mindskes.

SIMATIC ET 200PRO udbyder en mere modulær IP65/67-platform til direkte maskinmontering. Ud over standard- og fejlsikrede I/O kan systemet integrere kommunikationsfunktioner, motorstartere og distribuerede kontrollere. Dette gør det velegnet til transportbåndsystemer, bilproduktionslinjer, logistikinstallationer og andre maskiner, der kræver en større lokal automationsstation.

ET 200pro kan derfor fungere som mere end en fjernsignalgrænseflade. Med en integreret CPU kan en maskinsektion udføre styringsopgaver lokalt, mens den forbliver forbundet til anlægsnetværket. Dette koncept med distribueret intelligens kan reducere reaktionstider og gøre standardiserede maskinmoduler nemmere at genbruge.

ET 200eco PN udvider kabinetfri blok-I/O

Ikke alle applikationer kræver en modulær station. Når et defineret antal kanaler skal monteres direkte i feltet, SIMATIC ET 200eco PN udbyder en kompakt blok-I/O-alternativ.

ET 200eco PN er især relevant for transportbånd, håndteringssystemer, udstyr til udendørs brug og produktionsområder, hvor installation af en ekstra styreboks ville øge omkostningerne eller optage værdifuld plads. Standard digitale, analoge, IO-Link- og fejlsikre funktioner gør det muligt for systemet at imødegå en række krav på felt-niveau.

Valget mellem ET 200eco PN, ET 200AL og ET 200pro afhænger af mere end miljøbeskyttelse. Ingeniører skal overveje, om applikationen kræver faste blok-I/O eller modulær udvidelse, lokal styringskapacitet, fejlsikrede kanaler, motorstyringsfunktioner, fleksibilitet ved udskiftning af moduler og fremtidig kapacitet.

Netværkstopologi, strømforsyningsopdeling, elektromagnetisk kompatibilitet, stikkodeering og vedligeholdelsesadgang bør også vurderes under design. At placere I/O tættere på maskinen reducerer konventionel kabling, men øger betydningen af koordineret feltinstallation og enhedsdiagnostik.

Konklusion

SIMATIC ET 200 demonstrerer, hvordan distribueret I/O er udviklet fra en fjernudvidelse af den centrale PLC til en komplet automatiseringslag.

Ved at matche hvert maskinområde med den passende ET 200-familie , kan producenter reducere ledningsføringen, forbedre diagnose og opbygge mere modulære produktionssystemer. Resultatet er en automatiseringsarkitektur, der strækker sig fra styrekabinettet til maskinen selv, samtidig med at der opretholdes konsekvent kommunikation, engineering og vedligeholdelsespraksis.