Od szafy sterowniczej do maszyny: SIMATIC ET 200 rozwija architekturę rozproszonego wejścia/wyjścia

Wprowadzenie

Architektury automatyki przemysłowej stają się coraz bardziej zdecentralizowane. Zamiast prowadzić każdy kabel czujnika i siłownika do dużej centralnej szafy sterowniczej, producenci maszyn i operatorzy zakładów przenoszą funkcje wejścia i wyjścia bliżej procesu produkcyjnego. Siemens spełnia te wymagania dzięki Simatic Portfelowi rozproszonego wejścia/wyjścia ET 200 . Rodzina produktów obejmuje kompaktowe moduły IP20 przeznaczone do montażu w szafach sterowniczych oraz odporno na warunki zewnętrzne urządzenia IP65, IP67 i IP69K przeznaczone do bezpośredniego montażu na maszynach.

ET 200SP zapewnia kompaktowe i skalowalne wejście/wyjście do zastosowań ogólnych w automatyce, podczas gdy ET 200MP obsługuje zastosowania modularne o wysokiej wydajności. ET 200AL zaprojektowano do ograniczonych przestrzeni montażowych oraz ruchomych części maszyn. ET 200pro przenosi funkcje sterowania i wejść/wyjść poza szafę, a ET 200eco PN oferuje odporną blokową technologię wejść/wyjść do instalacji na poziomie pola. Razem te systemy tworzą elastyczną podstawę nowoczesnej zdecentralizowanej automatyki.

DLACZEGO Rozproszone wejścia/wyjścia Przybliża się do procesu

W konwencjonalnej architekturze scentralizowanej sygnały polowe są podłączane indywidualnie do Kart wejść/wyjść w głównym szafie sterowniczym. To podejście jest proste w przypadku małych maszyn, ale wymagania związane z okablowaniem szybko rosną wraz ze zwiększaniem się odległości między sterownikiem a urządzeniami polowymi. Rozproszona stacja wejść/wyjść (I/O) zbiera sygnały w pobliżu maszyny i wymienia dane procesowe ze sterownikiem za pośrednictwem sieci przemysłowej, takiej jak PROFINET. W ten sposób wejścia cyfrowe, pomiary analogowe, wyjścia do siłowników, dane IO-Link oraz informacje diagnostyczne mogą być przesyłane przez wspólną infrastrukturę komunikacyjną.

Krótsze kable czujników i siłowników mogą zmniejszyć nakład pracy montażowej, obciążenie kanałów kablowych oraz błędy przy łączeniu przewodów. Stacje lokalizowane ułatwiają również budowę maszyn w sposób modułowy. Sekcja taśmy transportującej, jednostka pakująca lub zestaw procesowy mogą zostać zaprojektowane jako funkcjonalny moduł i podłączone do sterownika nadrzędnego podczas montażu linii produkcyjnej. Zmiana architektury poprawia także diagnostykę. Nowoczesne rozproszone Systemy I/O może przesyłać informacje o usterkach kanałów, przerwaniach przewodów, zwarcia, braku napięcia obciążenia oraz stanie urządzenia do systemu automatyki. Personel serwisowy otrzymuje bardziej precyzyjne dane niż w przypadku konwencjonalnej instalacji opartej na terminalach.

The Portfel SIMATIC ET 200 obejmuje zarówno konfiguracje montowane w szafach, jak i montowane bezpośrednio na maszynach, umożliwiając inżynierom dobór stopnia ochrony, gęstości modułów, interfejsu sieciowego oraz koncepcji obsługi odpowiednich dla każdej strefy maszyny.

ET 200SP i ET 200MP Optymalizacja automatyki opartej na szafach

SIMATIC ET 200SP przeznaczony jest dla zastosowań wymagających wysokiej gęstości kanałów w zwartej szafie sterowniczej lub zdecentralizowanym pudełku sterującym. Jego struktura modułowa obejmuje moduły interfejsowe, jednostki centralne (CPU), wejścia/wyjścia cyfrowe i analogowe, moduły bezpieczne, moduły komunikacyjne, moduły technologiczne oraz elementy rozruchowe silników.

Technologia zacisków wtykanych upraszcza okablowanie na miejscu, a koncepcja BaseUnit oddziela funkcje zacisków od modułu elektronicznego. W zależności od konfiguracji moduły można wymieniać lub serwisować bez demontowania całej stacji. Zintegrowane diagnostyki kanałów i modułów pomagają technikom szybko identyfikować usterki.

The System ET 200SP obsługuje również różne architektury komunikacyjne. Funkcjonalność MultiFieldbus umożliwia wybranym konfiguracjom pracę z PROFINET, EtherNet/IP lub Modbus TCP, zapewniając budowniczym maszyn większą elastyczność przy dostawie sprzętu różnym klientom. Moduły główne IO-Link zapewniają dodatkowy poziom łączności dla inteligentnych czujników i siłowników.

ET 200MP obsługuje inny zakres wydajności. Wykorzystuje modułową technologię wejścia/wyjścia związaną z serią SIMATIC S7-1500 i nadaje się do aplikacji wymagających przetwarzania sygnałów w wysokiej prędkości, precyzyjnej synchronizacji lub dużej centralnej konfiguracji modułów. Może być montowana jako lokalne wejście/wyjście obok kontrolera S7-1500 lub stosowana w stacji rozproszonej za pośrednictwem odpowiedniego modułu interfejsowego.

W wyniku tego, ET 200SP jest często wybierana tam, gdzie głównymi wymaganiami są kompaktowość oraz elastyczna rozbudowa kanałów, podczas gdy ET 200MP doskonale sprawdza się w zaawansowanych maszynach i systemach produkcyjnych, w których kluczowe są szybkość przetwarzania, dokładność pomiarów oraz deterministyczna praca.

ET 200AL i ET 200pro Przenieś wejście/wyjście bezpośrednio do maszyny

Usunięcie szafy sterowniczej wymaga sprzętu wejścia/wyjścia odpornego na pył, wibracje, olej, wilgoć oraz uderzenia mechaniczne. SIMATIC ET 200AL i ET 200pro spełnia te wymagania dzięki ochronnym obudowom oraz technologii połączeń skierowanych na obszar pracy.

SIMATIC ET 200AL to zwięzły system o stopniu ochrony IP65/67 opracowany dla ograniczonych przestrzeni montażowych. Jego wąskie i lekkie moduły można montować w różnych orientacjach, w tym na poruszających się elementach maszyn. Złącza M8 i M12 umożliwiają podłączanie czujników i siłowników bez użycia tradycyjnych listew zaciskowych.

Typowymi zastosowaniami ET 200AL są maszyny montażowe, systemy transportu materiałów, kompaktowe urządzenia do pakowania oraz sekcje maszyn, w których ograniczone są masa i przestrzeń montażowa. Umieszczenie wejść/wyjść w pobliżu urządzeń polowych skraca długość kabli i może zmniejszać ryzyko uszkodzenia przewodów w aplikacjach z ruchem.

SIMATIC ET 200PRO zapewnia bardziej modularną platformę o stopniu ochrony IP65/67 przeznaczoną do bezpośredniego montażu na maszynach. Oprócz standardowych i bezpiecznych wejść/wyjść system ten może zawierać funkcje komunikacyjne, styczniki silnikowe oraz rozproszone sterowniki. Daje to możliwość jego zastosowania w systemach transportowych, liniach produkcyjnych motocykli i samochodów, instalacjach logistycznych oraz innych maszynach wymagających większej lokalnej stacji automatyki.

ET 200pro może zatem pełnić funkcję bardziej niż tylko zdalnego interfejsu sygnałowego. Dzięki wbudowanemu procesorowi CPU sekcja maszyny może przetwarzać zadania sterowania lokalnie, pozostając jednocześnie połączona z siecią zakładu. Ten koncepcja rozproszonej inteligencji pozwala skrócić czasy reakcji oraz ułatwić wielokrotne wykorzystanie standardowych modułów maszynowych.

ET 200eco PN rozszerza możliwości blokowych wejść/wyjść bez szafy sterowniczej

Nie każde zastosowanie wymaga stacji modularnej. Gdy określona liczba kanałów musi zostać zainstalowana bezpośrednio w terenie, SIMATIC ET 200eco PN zapewnia kompaktową alternatywę w postaci blokowych wejść/wyjść.

ET 200eco PN jest szczególnie istotny w przypadku linii transportowych, systemów manipulacyjnych, sprzętu zewnętrznego oraz obszarów produkcyjnych, w których montaż dodatkowej szafy sterowniczej zwiększyłby koszty lub zajmowałby cenną przestrzeń. Standardowe funkcje cyfrowe, analogowe, IO-Link oraz funkcje zapewniające bezpieczeństwo umożliwiają systemowi spełnienie szerokiego zakresu wymagań na poziomie pola.

Wybór między ET 200eco PN, ET 200AL i ET 200pro zależy od czegoś więcej niż ochrony środowiska. Inżynierowie muszą rozważyć, czy aplikacja wymaga stałych bloków wejść/wyjść czy modułowej rozbudowy, możliwości lokalnej kontroli, kanałów bezpiecznych przed awarią, funkcji zarządzania silnikami, elastyczności wymiany modułów oraz przyszłej pojemności.

Podczas projektowania należy również ocenić topologię sieci, segmentację zasilania, zgodność elektromagnetyczną, kodowanie złączy oraz dostępność urządzeń do konserwacji. Przesunięcie wejść/wyjść bliżej maszyny zmniejsza tradycyjne okablowanie, ale zwiększa znaczenie zsynchronizowanej instalacji w terenie oraz diagnostyki urządzeń.

Podsumowanie

SIMATIC ET 200 pokazuje, jak rozproszone wejścia/wyjścia ewoluowały od zdalnego rozszerzenia centralnego sterownika PLC do pełnowartościowej warstwy automatyki.

Dobierając odpowiedni Rodzinę ET 200 , producenci mogą zmniejszyć liczbę przewodów, poprawić diagnostykę oraz zbudować bardziej modułowe systemy produkcyjne. Wynikiem jest architektura automatyzacji rozciągająca się od szafy sterowniczej aż po maszynę, przy jednoczesnym zachowaniu spójnych praktyk komunikacji, inżynierii i konserwacji.