Van de besturingskast naar de machine: SIMATIC ET 200 verbetert de gedistribueerde I/O-architectuur

Inleiding

Industriële automatisatiearchitecturen worden steeds meer gedecentraliseerd. In plaats van elke sensor- en actuatorbedrading terug te leiden naar een grote centrale besturingskast, brengen machinebouwers en installatiebeheerders de invoer- en uitvoerfuncties dichter bij het productieproces. Siemens voldoet aan deze eisen via de Simatic ET 200 gedistribueerde I/O-productfamilie . Deze productfamilie omvat compacte IP20-modules voor besturingskasten evenals robuuste IP65-, IP67- en IP69K-apparaten voor directe montage op machines.

ET 200SP biedt compacte en schaalbare I/O voor algemene automatisering, terwijl ET 200MP ondersteunt high-performance modulaire toepassingen. ET 200AL is ontworpen voor beperkte installatieruimtes en bewegende machinegedeelten. ET 200pro brengt modulaire besturing en I/O-functies buiten de kast, en ET 200eco PN biedt robuuste block-I/O voor installatie op veldniveau. Samen vormen deze systemen een flexibele basis voor moderne gedecentraliseerde automatisering.

WAAROM Gedistribueerde I/O Komt dichter bij het proces

In een conventionele gecentraliseerde architectuur worden veldsignalen individueel aangesloten op I/O-kaarten in de hoofdregelkast. Deze aanpak is eenvoudig voor kleine machines, maar de kabelvereisten nemen snel toe naarmate de afstand tussen de regelaar en de veldapparaten groter wordt. Een gedistribueerd I/O-station verzamelt signalen dicht bij de machine en wisselt procesgegevens uit met de regelaar via een industriële netwerkverbinding zoals PROFINET. Digitale ingangen, analoge metingen, actuatoruitgangen, IO-Link-gegevens en diagnose-informatie kunnen daarom via een gemeenschappelijke communicatieinfrastructuur worden overgedragen.

Kortere sensoren- en actuator-kabels kunnen de installatiewerkzaamheden, het gebruik van kabelgoten en bedradingsfouten verminderen. Lokaliseren van stations maakt ook modulaire machinebouw eenvoudiger. Een transportsectie, verpakkingsunit of procesmodule kan als functionele module worden ontworpen en bij montage van de productielijn worden aangesloten op de hoger gelegen regelaar. De architectuurwijziging verbetert ook de diagnose. Moderne gedistribueerde I/O-systemen kan kanaalfouten, draadbreuken, kortsluitingen, ontbrekende belastingspanning en apparaatstatus melden aan het automatiseringssysteem. Onderhoudspersoneel ontvangt nauwkeurigere informatie dan bij een conventionele, op terminals gebaseerde installatie mogelijk zou zijn.

De SIMATIC ET 200-portefeuille omvat zowel kastgemonteerde als machinagemonteerde configuraties, waardoor ingenieurs de vereiste beschermingsgraad, module-dichtheid, netwerkinterface en serviceconcept voor elk machinegebied kunnen kiezen.

ET 200SP en ET 200MP Optimaliseer automatisering op basis van kasten

SIMATIC ET 200SP is bedoeld voor toepassingen die een hoge kanaaldichtheid vereisen in een compacte besturingskast of gedecentraliseerde besturingsdoos. De modulaire structuur omvat interface-modules, CPU’s, digitale en analoge I/O, veiligheidsmodules, communicatiemodules, technologiemodules en motorstartcomponenten.

Push-in-aansluittechnologie vereenvoudigt de bedrading op locatie, terwijl het BaseUnit-concept de aansluitfuncties scheidt van de elektronische module. Afhankelijk van de configuratie kunnen modules worden vervangen of onderhouden zonder dat de gehele station hoeft te worden gedemonteerd. Geïntegreerde kanaal- en module-diagnostiek helpt technici om storingen snel te identificeren.

De ET 200SP-systeem ondersteunt ook verschillende communicatiearchitecturen. MultiFieldbus-functionaliteit stelt geselecteerde configuraties in staat om te werken met PROFINET, EtherNet/IP of Modbus TCP, waardoor machinebouwers meer flexibiliteit krijgen bij het leveren van apparatuur aan verschillende klanten. IO-Link-mastermodules bieden een extra laag connectiviteit voor intelligente sensoren en actuatoren.

ET 200MP heeft een ander prestatiebereik. Het maakt gebruik van de modulaire I/O-technologie die is gekoppeld aan de SIMATIC S7-1500 en is geschikt voor toepassingen die verwerking van signalen met hoge snelheid, nauwkeurige synchronisatie of een grote gecentraliseerde moduleconfiguratie vereisen. Het kan worden geïnstalleerd als lokaal I/O naast een S7-1500-besturing of als gedistribueerde station via een geschikt interface-module.

Daardoor, ET 200SP wordt vaak gekozen wanneer compactheid en flexibele uitbreiding van kanaalaantal de belangrijkste eisen zijn, terwijl de ET 200MP zeer geschikt is voor geavanceerde machines en productiesystemen waarbij verwerkingssnelheid, meetnauwkeurigheid en deterministische werking zwaarder wegen.

ET 200AL en ET 200pro Breng I/O direct naar de machine

Het verwijderen van de schakelkast vereist I/O-hardware die bestand is tegen stof, trillingen, olie, vocht en mechanische schokken. SIMATIC ET 200AL en ET 200pro hebben deze omstandigheden in gedachten en bieden beschermde behuizingen en veldgerichte aansluittechnologie.

SIMATIC ET 200AL is een compact IP65/67-systeem dat is ontwikkeld voor beperkte installatieruimtes. De smalle en lichte modules kunnen in verschillende oriëntaties worden gemonteerd, inclusief op bewegende machinecomponenten. M8- en M12-connectoren maken het mogelijk sensoren en actuatoren aan te sluiten zonder conventionele aansluitklemmen.

Typische toepassingen van ET 200AL zijn assemblagemachines, materiaalhandlingsystemen, compacte verpakkingsapparatuur en machinesections waar gewicht en installatieruimte beperkt zijn. Door de I/O dicht bij de veldapparaten te plaatsen, wordt de kabel lengte verkort en kan het risico op kabelschade bij bewegende toepassingen worden verlaagd.

SIMATIC ET 200PRO biedt een meer modulair IP65/67-platform voor directe machineinstallatie. Naast standaard en veiligheidsgerelateerde I/O kan het systeem communicatiefuncties, motorstarters en gedistribueerde besturingen integreren. Dit maakt het geschikt voor transportsystemen, automobielproductielijnen, logistieke installaties en andere machines die een grotere lokale automatisatiestation vereisen.

ET 200pro kan daarom meer zijn dan een afgelegen signaalinterface. Met een geïntegreerde CPU kan een machinegedeelte besturingstaken lokaal verwerken, terwijl het verbonden blijft met het installatienetwerk. Dit concept van gedistribueerde intelligentie kan reactietijden verkorten en het hergebruik van gestandaardiseerde machinemodules vergemakkelijken.

ET 200eco PN breidt de kastloze blok-I/O uit

Niet elke toepassing vereist een modulaire station. Wanneer een vast aantal kanalen direct op locatie moet worden geïnstalleerd, SIMATIC ET 200eco PN biedt een compacte blok-I/O-alternatief.

ET 200eco PN is bijzonder relevant voor transportbanden, handlingsystemen, buitentoestellen en productiegebieden waar het plaatsen van een extra besturingskast de kosten zou verhogen of waardevolle ruimte zou innemen. Standaard digitale, analoge, IO-Link- en fail-safe-functies stellen het systeem in staat om een breed scala aan veldniveau-eisen te vervullen.

De keuze tussen ET 200eco PN, ET 200AL en ET 200pro hangt af van meer dan alleen milieubescherming. Ingenieurs moeten overwegen of de toepassing vaste blok-I/O of modulaire uitbreiding vereist, lokale besturingsmogelijkheden, veiligheidskanalen, motorbeheerfuncties, flexibiliteit bij het vervangen van modules en toekomstige capaciteit.

Netwerktopologie, stroomsegmentatie, elektromagnetische compatibiliteit, connectorcodering en onderhoudstoegankelijkheid dienen eveneens tijdens het ontwerp te worden beoordeeld. Het verplaatsen van I/O dichter naar de machine vermindert conventionele bedrading, maar vergroot het belang van gecoördineerde veldinstallatie en apparaatdiagnose.

Conclusie

SIMATIC ET 200 toont aan hoe gedistribueerde I/O is geëvolueerd van een externe uitbreiding van de centrale PLC tot een volledige automatisatielaag.

Door elke machinezone te koppelen aan de geschikte ET 200-familie , kunnen fabrikanten de bekabeling verminderen, de diagnose verbeteren en modulairder productiesystemen bouwen. Het resultaat is een automatisatiearchitectuur die zich uitstrekt van de besturingskast tot aan de machine zelf, terwijl consistente communicatie-, engineering- en onderhoudspraktijken worden gehandhaafd.