Miért az ipari Ethernet a PLC automatizálási hálózatépítés végső választása?
Tartalomjegyzék
Ez a bejegyzés 3 elterjedt PLC hálózati megközelítés alapos elemzését kínálja: a hagyományos általános soros kommunikációt, a zárt, saját fejlesztésű terepi buszokat és a nyílt, nagysebességű ipari Ethernetet.
PLC hálózatépítés
Az ipari automatizálás elmélyülésével az önálló PLC modell már nem elegendő a létesítménygyártási folyamatok követelményeinek kielégítésére.
Egy stabil és hatékony interakciós hálózat elengedhetetlen, akár a PLC-k közötti adatszinkronizációról, akár a PLC-k és a gazdarendszerek (pl. HMI és SCADA), valamint okoseszközök (például robotika és változó szabályosságú rendszerek) meghajtók).
A tartós hálózati megoldás különösen fontos a szétszórt vezérlőpontokkal rendelkező nagyméretű feladatoknál, ahol távoli működtetésre és karbantartásra van szükség.
Jelenleg a mainstream PLC hálózati innovációk három fő csoportra oszthatók: az általános soros portokon, a saját terepi buszokon és a szabványos ipari Etherneten alapulókra. Mindegyik stratégiának megvan a saját történelmi kontextusa és alkalmazási forgatókönyvei, de a technológiai fejlődés iránya meglehetősen világos.
1. Az általános soros kommunikáció korlátai
Az RS-232 vagy RS-485 típusú, általános soros portokon alapuló kommunikáció volt az egyik legkorábbi hálózati megközelítés. Több PLC-t köt össze egy gazdaszámítógépes rendszerrel a PLC soros kommunikációs komponensén keresztül, amely egy számítógépes kapcsolathoz hasonlóan működik.
ElőnyökEgyszerűen megvalósítható és olcsó, így költséghatékony megoldást jelent pont-pont vagy kis, rövid távolságú vezérlőrendszerek számára.
HátrányokEnnek a megközelítésnek a hátrányai nyersek. Először is, alacsony sebességet biztosít; az RS-232 sebessége jellemzően 115,2 kbps alatt van, és bár az RS-485 valamivel gyorsabb, messze nem elegendő a mai szektor hatalmas adatátviteli igényeinek kielégítésére. Másodszor, az átviteli hatótávolsága rövid, az RS-232 effektív hatótávolsága mindössze körülbelül 15 méter. Végül gyenge interferencia-szűrő képességekkel és bonyolult hálózatépítéssel rendelkezik, különösen a csomópontok számának növekedésével. Ez nehézkes programozást és konfigurációt igényel, és a hálózatot hajlamossá teszi az elektromágneses interferenciára ipari környezetben.
Következésképpen az általános soros kommunikációt ma már többnyire egyszerű, alacsony valós idejű követelményekkel rendelkező segédeszközök csatlakoztatására használják.
2. Beszállítói korlátok: A saját fejlesztésű terepi buszok korszaka
A soros kommunikáció hiányosságainak kiküszöbölése érdekében a nagyobb PLC-gyártók, mint például a Siemens és a Rockwell Automation, bevezették saját, exkluzív terepi busz eljárásaikat, mint például a PROFIBUS, a DeviceNet és a CC-Link.
ElőnyökBizonyos kereskedelmi környezetekhez kifejlesztett, saját fejlesztésű buszok magas biztonságot és valós idejű determinizmust biztosítanak, garantálva a megbízható információszolgáltatást másodpercek alatt. Ezáltal kiválóan alkalmasak zárt hurkú vezérlési alkalmazásokhoz, amelyek szigorú valós idejű igényeket támasztanak, például nagy sebességű mozgásvezérlést.
HátrányokLegnagyobb gyenge pontjaik az exkluzív jellegük és a magas költségük. A különböző gyártók buszrendszerei nem kompatibilisek, ami „gyártófüggőséghez” vezet. Amint kiválasztanak egy adott PLC márkát, a további fejlesztési eszközöknek (például meghajtóknak és I/O komponenseknek) ugyanattól a márkától kell származniuk, vagy megfelelő módszert kell alkalmazniuk. Ez nemcsak az egyéni választási lehetőségeket korlátozza, hanem jelentősen növeli a rendszer összköltségét és a karbantartási problémákat is. Továbbá a terepi buszok integrálása a vállalati informatikai hálózatokba bonyolult, ami akadályozza a termelési adatok zökkenőmentes áramlását a vezetői szintre.
3. A jövő szabványa: Az ipari Ethernet felemelkedése
Az információs technológia (IT) és az üzemeltetési technológia (OT) mély konvergenciájával megjelent az ipari Ethernet, amely a szabványos Ethernet technológián alapul. A reprezentációs módszerek közé tartozik a PROFINET, az EtherNet/IP és a Modbus TCP. Ez az innováció a teljes mértékben kifejlett TCP/IP módszerkészletet használja ipari körülményekre, nyílt, nagy sebességű és skálázható kommunikációs platformot hozva létre.
RendszerarchitektúraEgy tipikus ipari Ethernet rendszer általában három rétegre oszlik: a felső réteg egy ipari PC-kkel vagy szerverekkel ellátott felügyeleti állomásból áll; a középső réteg a hálózati keretrendszer, amely ipari kapcsolókból és sodrott érpáras kábelekből vagy optikai szálakból áll; az alsó réteg a vezérlőállomás, amely a PLC-ket köti össze. érzékelőkés aktuátorok.
Alapvető előnyök
Nagy sebesség és nagy sávszélességAz ipari Ethernet gyorsan 100 Mbps, 1 Gbps vagy akár nagyobb adatátvitelt biztosít, különféle adattípusok, például vezérlőjelek, diagnosztikai adatok és videofolyamok továbbításának képességével.
Nyitottság és interoperabilitásA globálisan elfogadott Ethernet-kritériumok alapján a különböző gyártók eszközei interoperabilitást érhetnek el, amennyiben pontosan ugyanazt az ipari Ethernet-eljárást követik, lebontva az exkluzív buszok korlátait.
Zökkenőmentes IT/OT konvergenciaA TCP/IP protokoll használata lehetővé teszi a gyártócsarnok hálózatának natív integrációját a vállalati irodai hálózattal (ERP, MES rendszerek), ami alapvető fontosságú az ipari dolgok internetének (IIoT) és az intelligens gyártás megvalósításához.
Rugalmasság és méretezhetőségSzámos adaptálható hálózati topológiát támogat, például csillag-, gyűrű- és vonalhálózatot, megkönnyítve a hálózat előkészítését és a jövőbeni növekedést.
Hatékony diagnosztikai képességekHálózati diagnosztikai eszközök bőséges gyűjteményét kínálja, amelyek azonnal képesek a hibák beazonosítására, javítva a rendszer karbantarthatóságát.
Bár a hagyományos soros eszközök Ethernet hálózathoz csatlakoztatása eredetileg eljárás-átalakítókat igényelhet, és hardverköltségekkel járhat, a hosszú távú, átfogó előnyök és a jövőbeli kompatibilitás messze felülmúlja ezt az első pénzügyi befektetést.
Alapvető hálózati módszerek: Összehasonlító elemzés
A 3 PLC hálózati módszer közötti különbségek jobb bemutatása érdekében a következő táblázat átfogó összehasonlítást nyújt:
| Funkció | Általános soros port (pl. RS-485) | Saját fejlesztésű terepi busz (pl. PROFIBUS DP) | Ipari Ethernet (pl. PROFINET/EtherNet/IP) |
|---|---|---|---|
| Kommunikációs sebesség | Alacsony (jellemzően < 10 Mbps) | Közepes (akár 12 Mbps) | Nagyon magas (100 Mbps / 1 Gbps / Magasabb) |
| Átviteli távolság | Közepes (akár ~1200 méter) | Hosszú (sebességtől és kábeltől függ) | Nagyon hosszú (100 m rézzel, több tíz kilométer optikai kábellel) |
| Nyitottság | Jó | Gyenge (Beszállítói függőség) | Kiváló (szabványos Ethernet és TCP/IP alapján) |
| Hálózati költségek | Alacsony | Magas | Közepes (a hardverköltségek továbbra is csökkennek) |
| IT integrációs képesség | Gyenge, átjárókat igényel | Gyenge, összetett átjárókat igényel | Kiváló, zökkenőmentes integráció |
| Valós idejű determinizmus | Szegény | Kiváló | Kiváló (RT/IRT-hez hasonló technológiákon keresztül) |
| Topológiai rugalmasság | Korlátozott (busz) | Korlátozott (busz) | Kiváló (Csillag, Gyűrű, Vonal stb.) |
| Tipikus alkalmazások | Kisméretű, egyszerű eszközcsatlakozások | Gyártósori vezérlés magas valós idejű követelményekkel | Üzemszintű automatizálás, intelligens gyártás, adatintenzív alkalmazások |
Turbózza fel projektjeit vadonatúj, eredeti Omron, Mitsubishi és Schneider PLC-kkel – raktáron, azonnal használatra kész!
Következtetés
Az elemzés egyértelműen azt mutatja, hogy míg az általános soros és saját fejlesztésű terepibusz-technológiák fontos szerepet játszottak bizonyos történelmi korszakokban és alkalmazási kontextusokban, korlátaik egyre nyilvánvalóbbak az új ipari forradalomban.
Az ipari Ethernet kivételes sebességével, láthatóságával, sokoldalúságával és hatékony IT-integrációs képességeivel a PLC automatizálási hálózatépítés elsődleges opciójává vált. Nemcsak a mai összetett vezérlési igényeket elégíti ki, hanem utat nyit a vállalatok számára az ipari dolgok internetére (IIoT), a big data elemzésre és a felhőalapú platformalkalmazásokra való átálláshoz is. Az ipari Ethernet választása egy hatékonyabb, skálázhatóbb és jövőbiztosabb automatizálási terv kiválasztását jelenti.
Lépjen kapcsolatba velünk
Csak töltse ki nevét, e-mail címét és kérésének rövid leírását ezen az űrlapon. 24 órán belül felvesszük Önnel a kapcsolatot.
Ezeket a témákat is érdekesnek találhatja
10 gyakori Omron szervohajtás riasztási kód magyarázata
A Kwoco mérnökeként, sokéves tapasztalattal az ipari automatizálás terén, sokat dolgoztam Omron szervohajtásokkal. Az évek során különféle riasztási kódokkal találkoztam, amelyek leállíthatják a műveleteket, ha nem kezelik azonnal. Ezeknek a kódoknak a megértése elengedhetetlen a zavartalan működés fenntartásához és az állásidő minimalizálásához.
Kondenzátorreform: Keltse életre VFD-jét tárolás után
Ez a cikk a tárolóban lévő VFD-k (Variable Frequency Drives) kondenzátor-reformálásának kritikus folyamatát mutatja be. Ha Ön a gépeket és berendezéseket gyártó iparban dolgozik, vagy gyári megoldásokat kínál, ennek a folyamatnak a megértése döntő fontosságú az állásidő megelőzése és a berendezése hosszú élettartamának biztosítása érdekében. Megvizsgáljuk, miért van szükség a kondenzátorok átalakítására, hogyan működik, és milyen lépéseket tehet a VFD-k védelme érdekében.
RTD és hőelemek: létfontosságú érzékelők az ipari automatizáláshoz
Az ipari automatizálás területén a pontos hőmérsékletmérés kulcsfontosságú az optimális működés fenntartásához és a termékminőség biztosításához. Ez a cikk az ellenálláshőmérséklet-érzékelők (RTD-k) és a hőelemek, a két legszélesebb körben használt hőmérséklet-érzékelő bonyolultságával foglalkozik.