A vezérlőszekrénytől a gépig: a SIMATIC ET 200 fejleszti az elosztott I/O architektúrát

Bevezetés

Az ipari automatizációs architektúrák egyre inkább decentralizálódnak. Ahelyett, hogy minden érzékelő- és működtetőkábel visszakerülne egy nagy központi vezérlőszekrénybe, a gépgyártók és üzemüzemeltetők az input- és output-funkciókat egyre közelebb helyezik a gyártási folyamathoz. A Siemens ezeket az igényeket az Simatic ET 200 elosztott I/O termékcsaládjával elégíti ki. A termékcsalád kompakt IP20 modulokat tartalmaz vezérlőszekrényekhez, valamint robusztus IP65-, IP67- és IP69K-eszközöket gépek közvetlen felszereléséhez.

Az ET 200SP általános automatizáláshoz kínál kompakt és skálázható I/O-t , míg az ET 200MP támogatja a nagy teljesítményű moduláris alkalmazásokat. Az ET 200AL korlátozott telepítési helyet igénylő környezetekhez és mozgó géprészeken való használatra lett tervezve. Az ET 200pro moduláris vezérlést és bemenet/kimenet (I/O) funkciókat biztosít a szabályozószekrényen kívül, míg az ET 200eco PN robusztus blokk-bemenet/kimenet (I/O) megoldást kínál mezőszintű telepítéshez. E rendszerek együtt rugalmas alapot nyújtanak a modern decentralizált automatizáláshoz.

MIÉRT Elosztott I/O Közelebb kerül a folyamathoz

Egy hagyományos központosított architektúrában a mezőjelek egyenként csatlakoznak a Bemenet/kimenet (I/O) kártyákhoz a fő vezérlőszekrényben. Ez az eljárás egyszerű kis gépek esetén, de a vezérlő és a mezőberendezések közötti távolság növekedésével a kábelezési igény gyorsan növekszik. Egy elosztott I/O-állomás jeleket gyűjt a gép közelében, és folyamatadatokat cserél a vezérlővel ipari hálózaton keresztül, például PROFINET-en keresztül. Így digitális bemenetek, analóg mérések, meghajtókimenetek, IO-Link-adatok és diagnosztikai információk átvihetők egy közös kommunikációs infrastruktúrán keresztül.

Rövidebb érzékelő- és meghajtókábelek csökkenthetik a telepítési munkát, a kábelcsatornák kihasználtságát és a bekötési hibákat. A helyileg elhelyezett állomások emellett egyszerűbbé teszik a moduláris gépfelépítést. Egy szállítószalag-szakasz, csomagolóegység vagy folyamatmodul önálló funkcionális modulként tervezhető, és a gyártósor összeállításakor csatlakoztatható a felsőbb szintű vezérlőhöz. Az architekturális változás javítja a diagnosztikát is. A modern elosztott I/O-rendszerek jelenteni tudja a csatorna-hibákat, vezetékszakadásokat, rövidzárat, hiányzó terhelésfeszültséget és az eszköz állapotát az automatizálási rendszernek. A karbantartó személyzet pontosabb információkat kap, mint amilyenek egy hagyományos, terminálalapú telepítésből származnának.

A SIMATIC ET 200 termékcsalád lefed mindkét típusú elrendezést – szekrénybe építhetőt és gépre építhetőt – így lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy minden gépterületre kiválasszák a szükséges védettségi fokozatot, modul-sűrűséget, hálózati interfészt és szervizfogalmat.

ET 200SP és ET 200MP Szekrényalapú automatizálás optimalizálása

SIMATIC ET 200SP olyan alkalmazásokhoz készült, amelyek magas csatornasűrűséget igényelnek kompakt vezérlőszelepben vagy decentralizált vezérlődobozban. Moduláris felépítése tartalmazza az interfészmodulokat, a CPU-kat, a digitális és analóg bemeneti/kimeneti modulokat, a biztonsági modulokat, a kommunikációs modulokat, a technológiai modulokat és a motorindító elemeket.

A push-in csatlakozástechnológia leegyszerűsíti a helyszíni vezetékezést, míg a BaseUnit fogalom elkülöníti a csatlakozó funkciókat az elektronikus modultól. A konfigurációtól függően a modulokat a teljes állomás szétszerelése nélkül lehet cserélni vagy karbantartani. Az integrált csatorna- és moduldiagnosztika segít a szakembereknek gyorsan azonosítani a hibákat.

A ET 200SP rendszer továbbá támogat különböző kommunikációs architektúrákat. A MultiFieldbus funkció lehetővé teszi, hogy kiválasztott konfigurációk PROFINET, EtherNet/IP vagy Modbus TCP protokollal is működjenek, így nagyobb rugalmasságot biztosít a gépgyártóknak különböző ügyfelek számára történő felszerelésbeszerzés során. Az IO-Link master modulok további kapcsolódási lehetőséget nyújtanak intelligens érzékelők és meghajtók számára.

ET 200MP különböző teljesítménytartományt szolgál ki. A SIMATIC S7-1500-hoz kapcsolódó moduláris I/O technológiát használja, és olyan alkalmazásokra alkalmas, amelyek gyorsjel-feldolgozást, pontos szinkronizációt vagy nagy központosított modulkonfigurációt igényelnek. Helyileg telepíthető I/O-ként egy S7-1500 vezérlő mellé, illetve elosztott állomásként is használható megfelelő interfészmodullal.

Ennek eredményeképpen, ET 200SP gyakran akkor választják, ha a kompaktság és a rugalmas csatorna-bővítés az elsődleges követelmény, míg az ET 200MP kifinomult gépekhez és gyártási rendszerekhez alkalmas, ahol a feldolgozási sebesség, a mérési pontosság és a determinisztikus működés fontosabb.

ET 200AL és ET 200pro Hozza az I/O-t közvetlenül a géphez

A vezérlőszekrény eltávolítása I/O hardvert igényel, amely ellenáll a porral, rezgéssel, olajjal, nedvességgel és mechanikai hatásokkal szemben. SIMATIC ET 200AL és ET 200pro ezeket a körülményeket védett házakkal és mezőorientált csatlakozástechnológiával kezeli.

SIMATIC ET 200AL egy kompakt, IP65/67 védettségű rendszer, amelyet szűk telepítési helyekre fejlesztettek ki. Szűk és könnyű moduljai különböző tájolásban is felszerelhetők, akár mozgó gépelemekre is. Az M8 és M12 csatlakozók lehetővé teszik az érzékelők és működtető elemek hagyományos klemmasorok nélküli csatlakoztatását.

A típusos ET 200AL alkalmazások közé tartoznak az összeszerelő gépek, anyagmozgatási rendszerek, kompakt csomagolóberendezések és olyan géprészek, ahol a súly és a telepítési hely korlátozott. Az I/O egységek mezői eszközökhöz való közelített elhelyezése csökkenti a kábelt hosszát, és csökkentheti a vezetékek károsodásának kockázatát mozgó alkalmazásokban.

SIMATIC ET 200PRO egy modularabb, IP65/67 védettségű platformot biztosít a gépre történő közvetlen telepítéshez. A szabványos és biztonsági I/O mellett a rendszer kommunikációs funkciókat, motorindítókat és elosztott vezérlőket is tartalmazhat. Ezért alkalmas szállítószalag-rendszerekre, autógyártó sorokra, logisztikai berendezésekre és más gépekre, amelyeknél nagyobb helyi automatizálási állomás szükséges.

Az ET 200pro ezért több funkciót is elláthat, mint egy távoli jel-felület. Az integrált CPU-val a géprész helyileg is feldolgozhatja a vezérlési feladatokat, miközben továbbra is csatlakozva marad az üzemhálózathoz. Ez a terjesztett intelligencia koncepciója csökkentheti a reakcióidőket, és egyszerűbbé teheti a szabványos gépmodulok újrafelhasználását.

Az ET 200eco PN bővített, szekrénymentes blokk-I/O megoldást kínál.

Nem minden alkalmazás igényel moduláris állomást. Amikor egy meghatározott számú csatornát közvetlenül a mezőn kell telepíteni, SIMATIC ET 200eco PN egy kompakt blokk-I/O alternatívát nyújt.

ET 200eco PN különösen alkalmas szállítószalagokhoz, anyagmozgató rendszerekhez, kültéri berendezésekhez és olyan gyártóterületekhez, ahol egy további vezérlődoboz telepítése megnövelné a költségeket vagy értékes helyet foglalna le. A szabványos digitális, analóg, IO-Link és hibabiztos funkciók lehetővé teszik, hogy a rendszer széles körű mezőszintű igényeket elégítsen ki.

Az ET 200eco PN, az ET 200AL és az ET 200pro közötti választás több tényezőn múlik, mint a környezetvédelem. A mérnököknek figyelembe kell venniük, hogy az alkalmazáshoz szükséges-e rögzített blokk-bemenet/kimenet vagy moduláris bővítés, helyi vezérlési képesség, hibabiztos csatornák, motorkezelési funkciók, modulkicserélési rugalmasság és jövőbeli kapacitás.

A tervezés során értékelni kell a hálózati topológiát, az energiaellátás szegmenseket, az elektromágneses összeférhetőséget, a csatlakozók kódolását és a karbantartási hozzáférhetőséget is. Az I/O eszközök közelebb helyezése a géphez csökkenti a hagyományos vezetékezést, de növeli a koordinált mezői telepítés és az eszközdiagnosztika fontosságát.

Összegzés

SIMATIC ET 200 bemutatja, hogyan fejlődött a szétosztott I/O a központi PLC távoli kiterjesztéséből egy teljes automatizálási réteggé.

Minden gépterület megfelelő ET 200 családdal , a gyártók csökkenthetik a vezetékezést, javíthatják a diagnosztikát, és modularisabb gyártási rendszereket építhetnek. Az eredmény egy olyan automatizálási architektúra, amely a vezérlőszekrénytől egészen a gépig terjed, miközben folyamatos kommunikációt, mérnöki és karbantartási gyakorlatot biztosít.