Ohjauskaapista koneeseen: SIMATIC ET 200 edistää hajautettua I/O-arkkitehtuuria

Johdanto

Teollisen automaation arkkitehtuurit muuttuvat yhä hajautetummiksi. Sen sijaan, että jokainen anturin ja toimilaitteen kaapeli ohjattaisiin takaisin suureen keskitettyyn ohjauskaappiin, koneiden valmistajat ja tehdasoperaattorit siirtävät tulo- ja lähtöfunktiot lähemmäs tuotantoprosessia. Siemens vastaa näihin vaatimuksiin Simatic ET 200 -hajautetulla I/O-tuotesarjallaan . Tuotesarja sisältää kompakteja IP20-moduuleja ohjauskaappeihin sekä robusteja IP65-, IP67- ja IP69K-laitteita, jotka voidaan asentaa suoraan koneisiin.

ET 200SP tarjoaa kompaktin ja laajennettavan I/O:n yleiseen automaatioon, kun taas ET 200MP tukee korkean suorituskyvyn modulaarisia sovelluksia. ET 200AL on suunniteltu rajoitetuille asennustiloille ja liikkuville koneenosille. ET 200pro tuo modulaarisen ohjauksen ja I/O-toiminnallisuuden kabinetin ulkopuolelle, ja ET 200eco PN tarjoaa kestävän lohko-I/O:n kenttätasoiselle asennukselle. Yhdessä nämä järjestelmät muodostavat joustavan perustan nykyaikaiselle hajautetulle automaatiolle.

MIKSI Hajautettu I/O Siirtyy lähemmäs prosessia

Perinteisessä keskitetyssä arkkitehtuurissa kenttäsignaalit kytketään yksilöllisesti I/O-kortteihin pääohjauskaapissa. Tämä lähestymistapa on suoraviivainen pienille koneille, mutta ohjaimen ja kenttälaitteiden välisen etäisyyden kasvaessa kaapelointivaatimukset kasvavat nopeasti. Jakautunut I/O-asema kerää signaalit koneen läheisyydestä ja vaihtaa prosessidataa ohjaimen kanssa teollisuusverkon, kuten PROFINETin, kautta. Digitaaliset tulot, analogiset mittaukset, toimilaitteiden lähdöt, IO-Link -data ja diagnostiikkatiedot voidaan siten siirtää yhteisen viestintäinfrastruktuurin kautta.

Lyhyempiä anturi- ja toimilaitteiden kaapeleita voidaan käyttää vähentämään asennustyötä, kaapelikiskojen käyttöä ja kytkentävirheitä. Paikallisesti sijoitetut asemat tekevät myös modulaarisen koneen rakentamisesta helpompaa. Kuljetinosa, pakkausyksikkö tai prosessikomponentti voidaan suunnitella toiminnallisena moduulina ja liittää ylemmän tason ohjaimen kanssa, kun tuotantolinja koottaisiin. Arkkitehtoninen muutos parantaa myös virheenpaikannusta. Nykyaikaiset jakautuneet I/O-järjestelmät voi ilmoittaa automaatiojärjestelmälle kanavavioista, johtokatkoista, oikosulkuista, puuttuvasta kuorman jännitteestä ja laitteen tilasta. Huoltohenkilöstö saa tarkempaa tietoa kuin perinteisessä pääteperusteisessa asennuksessa olisi saatavilla.

Tämä SIMATIC ET 200 -tuoteperhe kattaa sekä kabinetissa että koneessa asennettavat konfiguraatiot, mikä mahdollistaa suunnittelijoiden valita kunkin konealueen vaatiman suojaluokan, moduulitiukkuuden, verkkoliitännän ja huoltostrategian.

ET 200SP ja ET 200MP Optimoi kabinettipohjainen automaatio

SIMATIC ET 200SP on tarkoitettu sovelluksiin, joissa vaaditaan korkeaa kanavatiukkuutta tiukassa ohjauskaapissa tai hajautetussa ohjauslaatikossa. Sen modulaarinen rakenne sisältää liitäntämoduuleja, prosessoriyksiköitä (CPU), digitaalisia ja analogisia I/O-moduuleja, turvallisia moduuleja, viestintämoduuleja, teknologia-moduuleja ja moottorikäynnistyskomponentteja.

Push-in-liitinteknologia yksinkertaistaa kenttäkytkentöjä, kun taas BaseUnit-käsite erottaa liitin- ja elektronisemoduulitoiminnot toisistaan. Konfiguraatiosta riippuen moduuleja voidaan vaihtaa tai huoltaa ilman, että koko asema on purettava. Sisäänrakennetut kanava- ja moduulidiagnostiikat auttavat teknikkoja tunnistamaan vioittuneet osat nopeasti.

Tämä ET 200SP-järjestelmä tukee myös erilaisia viestintäarkkitehtuureja. MultiFieldbus-toiminnallisuus mahdollistaa valittujen konfiguraatioiden käytön PROFINET-, EtherNet/IP- tai Modbus TCP -ympäristöissä, mikä antaa konevalmistajille suuremman joustavuuden laitteiden toimittamisessa eri asiakkaille. IO-Link-päämoduulit tarjoavat lisätason yhteyden älykkäille antureille ja toimilaitteille.

ET 200MP palvelee eri suorituskykyaluetta. Se käyttää SIMATIC S7-1500 -järjestelmän kanssa yhdistettyä modulaarista I/O-teknologiaa ja soveltuu sovelluksiin, joissa vaaditaan korkean nopeuden signaalinkäsittelyä, tarkkaa synkronointia tai laajaa keskitettyä moduulikokoonpanoa. Sitä voidaan asentaa paikallisena I/O:nä S7-1500 -ohjainjärjestelmän rinnalle tai käyttää hajautetussa asemassa sopivan liitäntämoduulin avulla.

Seurauksena ET 200SP valitaan usein, kun kompaktisuus ja joustava kanavalaajennus ovat ensisijaisia vaatimuksia, kun taas ET 200MP soveltuu hyvin monimutkaisiin koneisiin ja tuotantojärjestelmiin, joissa prosessointinopeus, mittauksen tarkkuus ja deterministinen toiminta ovat tärkeämpiä.

ET 200AL ja ET 200pro Tuomaan I/O:n suoraan koneelle

Ohjauskaapin poistaminen edellyttää I/O-laitteistoa, joka kestää pölyä, värinää, öljyä, kosteutta ja mekaanisia iskuja. SIMATIC ET 200AL ja ET 200pro ratkaisevat nämä olosuhteet suojatuilla koteloinnilla ja kenttäsuuntautuneella liitäntätekniikalla.

SIMATIC ET 200AL on kompakti IP65/67-järjestelmä, joka on kehitetty kapeisiin asennustiloihin. Sen kapeat ja kevyet moduulit voidaan asentaa eri asentoihin, myös liikkuvien koneosien päälle. M8- ja M12-liittimet mahdollistavat anturien ja toimilaitteiden kytkemisen ilman perinteisiä liitoskiskoja.

Tyypillisiä ET 200AL-sovelluksia ovat kokoonpanokoneet, materiaalikäsittelyjärjestelmät, kompaktit pakkauskoneet ja koneosat, joissa paino ja asennustila ovat rajoitettuja. I/O:n sijoittaminen lähelle kenttälaitteita vähentää kaapelipituutta ja voi alentaa langan vaurioitumisen riskiä liikkuvissa sovelluksissa.

SIMATIC ET 200PRO tarjoaa modulaarisemman IP65/67-alustan suoraan koneeseen asennettavaksi. Järjestelmään voidaan integroida lisäksi standardi- ja turvallisuus-I/O:n lisäksi kommunikaatiofunktiot, moottorikäynnistimet ja hajautetut ohjaimet. Tämä tekee siitä sopivan kuljetusnauhojen, autoteollisuuden valmistuslinjojen, logistiikkajärjestelmien ja muiden koneiden paikalliselle automaatiolle, jossa tarvitaan suurempi paikallinen automaatiopiste.

ET 200pro voi siksi toimia enemmän kuin etäsignaaliliittimenä. Sisäänrakennetun CPU:n avulla koneosio voi käsitellä ohjaustehtäviä paikallisesti pysyessään samalla yhdistettynä tehdasverkkoon. Tämä hajautetun älykkyyden konsepti voi vähentää reaktioaikoja ja tehdä standardoituja kone-moduuleja helpommin uudelleenkäytettäviksi.

ET 200eco PN laajentaa kaapin vapaata lohko-I/O:ta

Kaikki sovellukset eivät vaadi modulaarista asemaa. Kun määrätty määrä kanavia on asennettava suoraan kenttään, SIMATIC ET 200eco PN tarjoaa tiukentavan lohko-I/O-vaihtoehdon.

ET 200eco PN on erityisen merkityksellinen kuljetusnauhoille, käsittelyjärjestelmille, ulkoisille laitteille ja tuotantoalueille, joissa lisäohjauslaatikon asentaminen lisäisi kustannuksia tai vie arvokasta tilaa. Standardit digitaaliset, analogiset, IO-Link- ja turvallisuusfunktiot mahdollistavat järjestelmän käytön laajassa kenttätasoisessa sovelluskentässä.

Valinta ET 200eco PN:n, ET 200AL:n ja ET 200pro:n välillä riippuu muustakin kuin ympäristönsuojelusta. Insinöörien on otettava huomioon, tarvitseeko sovellus kiinteitä lohko-I/O:ta vai modulaarista laajennusta, paikallista ohjauskykyä, vikaantumisvarmoja kanavia, moottorienhallintafunktioita, moduulien vaihto- ja tulevaisuuden kapasiteettitarpeita.

Verkkotopologiaa, tehon jakoa, sähkömagneettista yhteensopivuutta, liittimien koodausta ja huollon saavutettavuutta on myös arvioitava suunnitteluvaiheessa. I/O:n siirtäminen lähemmäs konetta vähentää perinteistä kaapelointia, mutta se lisää koordinoitujen kenttäasennusten ja laitelävitysten merkitystä.

Johtopäätös

SIMATIC ET 200 näyttää, kuinka hajautettu I/O on kehittynyt keskitetyn PLC:n etälaajennuksesta täydelliseksi automaatiokerrokseksi.

Soveltamalla jokaiseen konealueeseen sopivaa ET 200-perhettä , valmistajat voivat vähentää johdotusta, parantaa virheiden diagnosoimista ja rakentaa modulaarisempia tuotantojärjestelmiä. Tuloksena on automaatioarkkitehtuuri, joka ulottuu ohjauskaapista koneeseen itseensä säilyttäen samanaikaisesti yhtenäiset viestintä-, suunnittelu- ja huoltokäytännöt.