Από την Κεντρική Θήκη Ελέγχου στη Μηχανή: Το SIMATIC ET 200 Βελτιώνει την Αρχιτεκτονική Διανεμημένων I/O

Εισαγωγή

Οι αρχιτεκτονικές βιομηχανικού ελέγχου γίνονται όλο και πιο αποκεντρωμένες. Αντί να δρομολογούνται όλα τα καλώδια αισθητήρων και ενεργοποιητών πίσω σε ένα μεγάλο κεντρικό πίνακα ελέγχου, οι κατασκευαστές μηχανημάτων και οι φορείς λειτουργίας εγκαταστάσεων μεταφέρουν τις λειτουργίες εισόδου και εξόδου πλησιέστερα στη διαδικασία παραγωγής. Η Siemens ανταποκρίνεται σε αυτές τις απαιτήσεις μέσω του Simatic Διανεμημένου πορτφόλιο I/O ET 200 . Η οικογένεια προϊόντων περιλαμβάνει συμπαγή module IP20 για πίνακες ελέγχου, καθώς και ανθεκτικές συσκευές IP65, IP67 και IP69K για άμεση εγκατάσταση σε μηχανήματα.

Το ET 200SP προσφέρει συμπαγή και κλιμακώσιμα I/O για γενική αυτοματοποίηση, ενώ το ET 200MP υποστηρίζει εφαρμογές υψηλής απόδοσης με μοντέλα. Το ET 200AL σχεδιάστηκε για περιορισμένους χώρους εγκατάστασης και κινούμενα τμήματα μηχανημάτων. Το ET 200pro προσφέρει μοντουλαρικό έλεγχο και λειτουργίες I/O εκτός του πίνακα, ενώ το ET 200eco PN παρέχει ανθεκτικά μπλοκ I/O για εγκατάσταση στο επίπεδο του πεδίου. Μαζί, αυτά τα συστήματα αποτελούν μια ευέλικτη βάση για τη σύγχρονη αποκεντρωμένη αυτοματοποίηση.

ΓΙΑΤΙ Κατανεμημένη είσοδος/έξοδος Πλησιάζει Όλο και Περισσότερο τη Διαδικασία

Σε μια συμβατική κεντρικοποιημένη αρχιτεκτονική, τα σήματα πεδίου συνδέονται ξεχωριστά με Κάρτες I/O στο κύριο πίνακα ελέγχου. Αυτή η προσέγγιση είναι απλή για μικρά μηχανήματα, αλλά οι απαιτήσεις καλωδίωσης αυξάνονται γρήγορα καθώς αυξάνεται η απόσταση μεταξύ του ελεγκτή και των συσκευών πεδίου. Ένας κατανεμημένος σταθμός I/O συλλέγει σήματα κοντά στο μηχάνημα και ανταλλάσσει δεδομένα διαδικασίας με τον ελεγκτή μέσω ενός βιομηχανικού δικτύου, όπως το PROFINET. Έτσι, οι ψηφιακές εισόδοι, οι αναλογικές μετρήσεις, οι έξοδοι ενεργοποιητών, τα δεδομένα IO-Link και οι πληροφορίες διαγνωστικού ελέγχου μπορούν να μεταδοθούν μέσω μιας κοινής υποδομής επικοινωνίας.

Συντομότερα καλώδια αισθητήρων και ενεργοποιητών μπορούν να μειώσουν τον όγκο εγκατάστασης, τη χρήση των καλωδιοθηκών και τα λάθη καλωδίωσης. Οι τοπικοί σταθμοί διευκολύνουν επίσης την κατασκευή μηχανημάτων με μοντουλαρικό τρόπο. Μια ενότητα ταινίας μεταφοράς, μια μονάδα συσκευασίας ή ένα διαδικαστικό σύστημα (skid) μπορούν να σχεδιαστούν ως λειτουργικό μόντελο και να συνδεθούν με τον ελεγκτή ανώτερου επιπέδου κατά τη συναρμολόγηση της γραμμής παραγωγής. Η αρχιτεκτονική αυτή αλλαγή βελτιώνει επίσης τον διαγνωστικό έλεγχο. Τα σύγχρονα κατανεμημένα Συστήματα I/O μπορεί να αναφέρει σφάλματα καναλιού, διακοπές καλωδίων, βραχυκυκλώματα, απουσία τάσης φορτίου και κατάσταση συσκευής στο σύστημα αυτοματισμού. Το προσωπικό συντήρησης λαμβάνει πιο ακριβείς πληροφορίες από ό,τι θα ήταν διαθέσιμες με μια συμβατική εγκατάσταση βασισμένη σε τερματικά.

Ο SIMATIC ET 200 portfolio καλύπτει τόσο εγκαταστάσεις με τοποθέτηση σε πίνακα όσο και σε μηχανή, επιτρέποντας στους μηχανικούς να επιλέγουν το επίπεδο προστασίας, την πυκνότητα των μονάδων, τη διεπαφή δικτύου και την έννοια υπηρεσίας που απαιτείται για κάθε περιοχή της μηχανής.

ET 200SP και ET 200MP Βελτιστοποιήστε τον Αυτοματισμό Με Βάση Τον Πίνακα

SIMATIC ET 200SP προορίζεται για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή πυκνότητα καναλιών σε συμπαγή πίνακα ελέγχου ή αποκεντρωμένο κουτί ελέγχου. Η μοντουλαρική του δομή περιλαμβάνει μονάδες διεπαφής, CPU, ψηφιακές και αναλογικές είσοδους/εξόδους, ασφαλείς μονάδες, μονάδες επικοινωνίας, μονάδες τεχνολογίας και στοιχεία εκκίνησης κινητήρα.

Η τεχνολογία σύνδεσης με ώθηση απλοποιεί την εγκατάσταση στο πεδίο, ενώ η έννοια της BaseUnit διαχωρίζει τις λειτουργίες των ακροδεκτών από το ηλεκτρονικό μονάδα. Ανάλογα με τη διαμόρφωση, οι μονάδες μπορούν να αντικατασταθούν ή να συντηρηθούν χωρίς να αποσυναρμολογηθεί ολόκληρος ο σταθμός. Τα ενσωματωμένα διαγνωστικά για κάθε κανάλι και για κάθε μονάδα βοηθούν τους τεχνικούς να εντοπίζουν βλάβες γρήγορα.

Ο Σύστημα ET 200SP υποστηρίζει επίσης διαφορετικές αρχιτεκτονικές επικοινωνίας. Η λειτουργικότητα MultiFieldbus επιτρέπει σε επιλεγμένες διαμορφώσεις να λειτουργούν με PROFINET, EtherNet/IP ή Modbus TCP, προσφέροντας μεγαλύτερη ευελιξία στους κατασκευαστές μηχανημάτων κατά την προμήθεια εξοπλισμού σε διαφορετικούς πελάτες. Οι μονάδες IO-Link master προσφέρουν ένα επιπλέον επίπεδο σύνδεσης για έξυπνους αισθητήρες και ενεργοποιητές.

ET 200MP υπηρετεί μια διαφορετική περιοχή απόδοσης. Χρησιμοποιεί την εντολή I/O με μοντουλαρική τεχνολογία, συνδεδεμένη με τον ελεγκτή SIMATIC S7-1500, και είναι κατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν επεξεργασία σημάτων υψηλής ταχύτητας, ακριβή συγχρονισμό ή μεγάλη κεντρική διάταξη μονάδων. Μπορεί να εγκατασταθεί ως τοπική μονάδα I/O δίπλα σε έναν ελεγκτή S7-1500 ή να χρησιμοποιηθεί σε μια κατανεμημένη σταθμό μέσω κατάλληλου μονάδας διεπαφής.

Επομένως, ET 200SP επιλέγεται συχνά όταν η συμπαγής διάταξη και η ευέλικτη επέκταση καναλιών είναι οι κύριες απαιτήσεις, ενώ η ET 200MP είναι ιδανική για περίπλοκες μηχανές και συστήματα παραγωγής όπου η ταχύτητα επεξεργασίας, η ακρίβεια μέτρησης και η προσδιοριστική λειτουργία είναι πιο σημαντικές.

ET 200AL και ET 200pro Φέρτε τη μονάδα I/O απευθείας στη μηχανή

Η αφαίρεση του πίνακα ελέγχου απαιτεί υλικό I/O που μπορεί να αντέξει σκόνη, δονήσεις, λάδι, υγρασία και μηχανική κρούση. SIMATIC ET 200AL και ET 200pro αντιμετωπίζουν αυτές τις συνθήκες με προστατευμένα περιβλήματα και τεχνολογία σύνδεσης προσανατολισμένη στο πεδίο.

SIMATIC ET 200AL είναι ένα συμπαγές σύστημα IP65/67 που αναπτύχθηκε για περιορισμένους χώρους εγκατάστασης. Τα στενά και ελαφριά μοντέλα του μπορούν να τοποθετηθούν σε διαφορετικούς προσανατολισμούς, συμπεριλαμβανομένων κινούμενων μηχανικών εξαρτημάτων. Οι συνδέσεις M8 και M12 επιτρέπουν τη σύνδεση αισθητήρων και ενεργοποιητών χωρίς τη χρήση συμβατικών τερματικών πλακετών.

Τυπικές εφαρμογές του ET 200AL περιλαμβάνουν μηχανήματα συναρμολόγησης, συστήματα χειρισμού υλικών, συμπαγή εξοπλισμό συσκευασίας και τμήματα μηχανών όπου το βάρος και ο χώρος εγκατάστασης είναι περιορισμένοι. Η τοποθέτηση των I/O κοντά στις συσκευές πεδίου μειώνει το μήκος των καλωδίων και μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο ζημιάς των καλωδίων σε κινούμενες εφαρμογές.

SIMATIC ET 200PRO παρέχει μια πιο τροποποιήσιμη πλατφόρμα IP65/67 για άμεση εγκατάσταση στη μηχανή. Εκτός από τα τυπικά και τα ασφαλή I/O, το σύστημα μπορεί να ενσωματώσει λειτουργίες επικοινωνίας, εκκινητές κινητήρων και κατανεμημένους ελεγκτές. Αυτό το καθιστά κατάλληλο για συστήματα μεταφοράς, γραμμές παραγωγής αυτοκινήτων, εγκαταστάσεις λογιστικής και άλλες μηχανές που απαιτούν μεγαλύτερο τοπικό σταθμό αυτοματισμού.

Το ET 200pro μπορεί συνεπώς να λειτουργεί ως περισσότερο από μια απομακρυσμένη διεπαφή σημάτων. Με ενσωματωμένη CPU, μια ενότητα μηχανής μπορεί να επεξεργάζεται εργασίες ελέγχου τοπικά, ενώ παραμένει συνδεδεμένη στο δίκτυο εγκατάστασης. Αυτή η έννοια της κατανεμημένης νοημοσύνης μπορεί να μειώσει τους χρόνους αντίδρασης και να διευκολύνει την επαναχρησιμοποίηση τυποποιημένων μονάδων μηχανών.

Το ET 200eco PN επεκτείνει τα Block I/O χωρίς πίνακα

Δεν κάθε εφαρμογή απαιτεί μια επεκτάσιμη σταθμό. Όταν ένας καθορισμένος αριθμός καναλιών πρέπει να εγκατασταθεί απευθείας στο πεδίο, SIMATIC ET 200eco PN προσφέρει μια συμπαγή εναλλακτική λύση Block I/O.

ET 200eco PN είναι ιδιαίτερα σχετικό για γραμμές μεταφοράς, συστήματα χειρισμού, εξοπλισμό εξωτερικού χώρου και παραγωγικές περιοχές, όπου η εγκατάσταση ενός επιπλέον πίνακα ελέγχου θα αυξάνει το κόστος ή θα καταλάμβανε πολύτιμο χώρο. Οι τυποποιημένες ψηφιακές, αναλογικές, IO-Link και ασφαλείς λειτουργίες επιτρέπουν στο σύστημα να καλύψει μια ποικιλία απαιτήσεων στο επίπεδο πεδίου.

Η επιλογή μεταξύ ET 200eco PN, ET 200AL και ET 200pro εξαρτάται από περισσότερους παράγοντες από την προστασία του περιβάλλοντος. Οι μηχανικοί πρέπει να λάβουν υπόψη τους εάν η εφαρμογή απαιτεί σταθερά μπλοκ I/O ή μοντουλαρική διεύρυνση, δυνατότητα τοπικού ελέγχου, ασφαλείς καναλιών, λειτουργίες διαχείρισης κινητήρων, ευελιξία αντικατάστασης μονάδων και μελλοντική χωρητικότητα.

Πρέπει επίσης να αξιολογηθούν η τοπολογία του δικτύου, η τμηματοποίηση της ισχύος, η συμβατότητα σε ηλεκτρομαγνητικό επίπεδο, ο κωδικοποιημένος συνδετήρας και η προσβασιμότητα για συντήρηση κατά τη φάση σχεδιασμού. Η μετατόπιση των I/O πλησιέστερα στη μηχανή μειώνει τη συμβατική καλωδίωση, αλλά αυξάνει τη σημασία της συντονισμένης εγκατάστασης στο πεδίο και της διάγνωσης των συσκευών.

Συμπέρασμα

SIMATIC ET 200 δείχνει πώς τα κατανεμημένα I/O έχουν εξελιχθεί από μια απομακρυσμένη επέκταση του κεντρικού PLC σε ένα πλήρες επίπεδο αυτοματισμού.

Αντιστοιχίζοντας κάθε περιοχή της μηχανής με την κατάλληλη Οικογένεια ET 200 , οι κατασκευαστές μπορούν να μειώσουν την καλωδίωση, να βελτιώσουν τη διάγνωση και να δημιουργήσουν πιο τροποποιήσιμα συστήματα παραγωγής. Το αποτέλεσμα είναι μια αρχιτεκτονική αυτοματοποίησης που εκτείνεται από τον πίνακα ελέγχου μέχρι τη μηχανή ίδια, διατηρώντας παράλληλα συνεκτικές πρακτικές επικοινωνίας, μηχανικής και συντήρησης.