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
Minden, amit a PLC tápegységekről tudnia kell
A tápegységek a programozható logikai vezérlők (PLC) nem énekelt hősei, biztosítva a zökkenőmentes működést azáltal, hogy a bejövő áramot a PLC-k által igényelt formára és feszültségre alakítják át. A CPU tápellátásától a terepi eszközök támogatásáig a PLC tápegységek kulcsfontosságúak a rendszer teljesítménye szempontjából.
Elektromos relé: A különböző típusú relék megértése
Ez a cikk a relék lenyűgöző világába nyúlik bele, feltárja különféle típusaikat, funkcióikat és alkalmazásaikat. Az ipari automatizálási szektor vezető szolgáltatójaként megértjük, hogy a relék milyen kritikus szerepet játszanak a gép- és berendezésgyárakban, gyártóüzemekben és gyári megoldásokat gyártó cégekben. Ez az átfogó útmutató nemcsak a relék megértését segíti elő, hanem azt is bemutatja, hogy az ipari vezérlési termékek terén szerzett szakértelmünk miért tesz minket ideális partnerré automatizálási igényeinek kielégítésére.
Omron PLC kiválasztási útmutató projektmenedzsereknek
Omron PLC-kiválasztási útmutató projektmenedzsereknek Minden projektvezetőnek szembe kell néznie azzal a kihívással, hogy válassza ki a megfelelő PLC-t (Programozható Logika)