Међусобна повезаност PLC-а: Премошћавање силоса података за паметну производњу

Овај пост испитује суштинску вредност интеракције између ПЛЦ контролера, открива главне приступе интеракцији, процењује основне протоколе и њихове разлике у ефикасности и, путем поређења информација и функционалне студије, води читаоце у одабиру и конфигурисању идеалних опција интеракције.

Увод: Неизбежност међусобног повезивања PLC-а у ери паметне производње

У тренутном међународном индустријском пејзажу промена, индустријска аутоматизација више није само уређај за повећање ефикасности производње; она је кључни елемент за изградњу прилагодљивих производних система и омогућавање доношења одлука на основу података.

Као „мозак“ индустријских контролних система, Програмабилни логички контролер (ПЛЦ) заузима кључно место. Ипак, са ширењем производних опсега, све већом сложеношћу процеса и дубоком асимилацијом технологија Интернета ствари (IoT), самостални PLC системи често отказују.

Постоји хитна потреба за успостављањем ефикасних, стабилних и поузданих интеракционих веза између ПЛЦ-ова распоређених по различитим производним линијама и одговорних за јединствене послове, како би се постигла беспрекорна размена информација, интегрисано управљање опремом и међународна оптимизација производних процеса.

Типичан модел „информационог силоса“ је заправо постао значајна саобраћајна гужва која омета напредак паметне производње.

На пример, ако ПЛЦ линије за паковање производа не може да добије информације о производњи у реалном времену од узводне линије за утовар, то доводи до неједнакости у ритму. Слично томе, ако ПЛЦ за управљање роботом не може да дели информације о грешкама са ПЛЦ-ом главне производне линије, то продужава време застоја.

Ове забринутости наглашавају важан значај комуникације између ПЛЦ контролера. Она не само да служи као мост за размену информација на нивоу опреме, већ такође ствара основну основу за комбиновање, процену и доношење одлука на нивоу целе фабрике, као и на нивоу предузећа.

Међусобна повезаност PLC-а: камен темељац и основна вредност паметне производње

Интеракција између ПЛЦ-ова далеко превазилази једноставан пренос информација, она је кључна за модерне системе индустријске аутоматизације како би се оствариле следеће основне вредности:

Дељење информација и транспарентност: Информације о производњи у реалном времену (као што су резултати, статус алата, кодови грешака итд.) које се размењују између различитих ПЛЦ-ова пружају праћење производње са детаљним прегледом рада фабрике. Ово чини информациону основу за велику информациону аналитику и предвиђање одржавања, помажући у смањењу неочекиваних застоја и повећању укупне ефикасности опреме (OEE).

Заједничко функционисање и оптимизација процеса: Кроз интеракцију, више PLC-ова може заједнички обављати сложене производне задатке. На пример, на аутоматизованој монтажној линији, довод производа, руковање, инспекција и паковање производа могу бити регулисани различитим PLC-овима. Синхронизација података међу њима гарантује гладак и ефикасан ток производње.

Централизовано управљање и даљинско управљање: Међу-ПЛЦ комуникација омогућава главним контролним собама или управљачким системима (као што су SCADA, MES) да централизовано проверавају, подешавају параметре и даљински детектују више ПЛЦ-ова. Ово значајно побољшава одржавање и скалабилност система, уз минимизирање функционалних трошкова и трошкова одржавања.

Прилагодљива производња и брз одговор: Суочени са брзо променљивим потребама тржишта, савременим производним погонима су потребне окретне производне могућности. Међусобна повезаност PLC-а чини реконфигурацију и подешавања производне линије изузетно флексибилном. Даљинским подешавањем и преузимањем програма, нови производни задаци могу се брзо прилагодити. У суштини, међусобна повезаност PLC-а је важан пут ка развоју дигиталних фабрика, омогућавању интелигентног доношења одлука и јачању конкуренције међу предузећима.

Детаљна анализа и поређење основних метода комуникације

Кључне технике комуникације између ПЛЦ-ова обухватају серијску комуникацију, идентичну интеракцију и индустријску етернет комуникацију. Разумевање њихових карактеристика је кључно за избор идеалног решења.

Серијска комуникација:

• Карактеристике: Преноси податке бит по бит. Захтева мање сигналних линија, погодно за веће удаљености.
• Предности: Једноставно електрично ожичење, нижа цена, релативно боља отпорност на звук.
• Ограничења: Релативно спорија брзина преноса, минималне могућности рада у реалном времену.
• Типични протоколи: Modbus RTU/ASCII, PPI, прилагођени RS-232/RS-485 протоколи, итд.

Паралелна комуникација:

• Квалитети: Преноси информације у бајтовима или речима истовремено преко више линија података.
• Предности: Велика брзина преноса, снажан капацитет у реалном времену.
• Ограничења: Сложено ожичење, кратка преносна удаљеност, већа цена, подложно сметњама.
• Уобичајене примене: Првенствено се користи за захтеве кратких удаљености и велике брзине, често између PLC модула или између PLC-а и детаљних брзих I/O компоненти, много ређе се користи као главни приступ за повезивање између PLC-ова.

Индустријска етернет комуникација:

• Атрибути: Засновано на стандардној Ethernet технологији, али максимизирано за ефикасност и ефикасност у реалном времену у индустријским условима. Користи TCP/IP протоколски пакет, подржавајући различите мрежне географије као што су звезда, магистрала и прстен.
• Предности: Велика брзина (100 Mbps/Gbps), велики информациони капацитет, висока флексибилност мреже, подршка за више мастер и сервис уређаја, једноставна комбинација са ИТ мрежама и одлична скалабилност.
• Ограничења: Релативно већа почетна инвестиција, додатно сложен аранжман.

Водич за евалуацију и избор главних комуникационих протокола

Интеракцијске процедуре су „језик“ размене информација, које одређују стил, време и уређаје за обраду грешака при преносу информација. У интеракцији између ПЛК контролера, избор идеалне процедуре је кључан за распоред система.

Modbus протокол

• Увод: Modbus је трајан, отворен и широко распрострањен серијски комуникациони протокол, који подржава физичке корисничке интерфејсе попут RS-232 и RS-485. Такође се развио у Modbus TCP, који је базиран на Ethernet-у.
• Карактеристике: Једноставан оквир процедура, лак за примену и дебаговање. Подржава мастер-роб подешавање, где један мастер може да управља са неколико слугу. Богате врсте информација, укључујући калемове и регистре.
• Пријаве: Често се користи за интеракцију између различитих брендова PLC-а или између PLC-а и алата, сензори, ХМИ, посебно у ситуацијама са мање ригорозним потребама у реалном времену или као интерфејс опште намене.

PPI протокол (интерфејс од тачке до тачке)

• Преглед: PPI је серијски комуникациони протокол ексклузивно доступан за Siemens S7-200 серије ПЛЦ-ова, базиран на физичком слоју RS-485.
• Квалитети: Специфично за Siemens S7-200 серију PLC-ова, углавном се користи за отпремање/преузимање програма помоћу софтверске апликације (Step7-Micro/Win) и комуникацију између S7-200 и HMI-ја. Подржава подешавање master-slave.
• Пријаве: Ограничено на Siemens S7-200 серију PLC-ова. У тренутној мејнстрим серији S7-1200/1500, у великој мери је замењена PROFINET/Ethernet интеракцијом.

ПРОФИНЕТ протокол

• Резиме: PROFINET је комуникациона процедура за индустријску аутоматизацију коју су развили PROFIBUS и PROFINET International (PI), заснована на основном Ethernet-у.
• карактеристике: Велика брзина, снажне могућности рада у реалном времену (одржавање IR_T и разних других курсева у реалном времену), подржава прилагодљиве мрежне топологије (линија, звезда, прстен), интегрише аналитичке перформансе и промовише једноставно управљање алатима и распоред дизајна.
• Пријаве: Широко га усвајају бројни брендови PLC контролера као што су Siemens и Beckhoff. То је омиљени избор за сложене, брзе и производне линије које захтевају рад у реалном времену (нпр. производња аутомобила, машине за паковање).

ЕтерНет/ИП протокол

• Преглед: EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) је индустријски протокол који је развила ODVA (Open DeviceNet Vendors Association), такође заснован на стандардном Ethernet-у.
• карактеристике: Користи Заједнички индустријски протокол (CIP) за обједињавање функционалности контроле, безбедности, конфигурације и дијагностике. Подржава и експлицитне и имплицитне поруке за флексибилну размену података и високоефикасну контролу у реалном времену.
• Пријаве: Широко се користи са компанијама Rockwell Automation Аллен-Брадлеи ПЛЦ и бројни други CIP компатибилни уређаји. Доминантан на северноамеричком тржишту.