Меньшие, быстрее и умнее удаленные I/O: будущее промышленной автоматизации

Модули удаленного I/O были неотъемлемой частью промышленного мира десятилетиями. Будь то необходимость в получении сенсорных данных или отправке команд исполнительным механизмам, модули удаленного I/O всегда были там, чтобы гарантировать работу вашей схемы автоматизации. Сегодня эта технология претерпевает изменения — она становится лучше, меньше, быстрее и умнее.

Часто воспринимается, что обновление систем и поддержание их в соответствии с последними трендами сделает их дорогими и сложнее в обслуживании. Один OEM в частности существует, чтобы развенчать этот миф: Husky Injection Molding Systems.

Расположенная в Онтарио, компания, производящая литейные машины, формы, горячие каналы и интегрированные системы. Husky всегда были на вершине своей игры в автоматизации своих систем. Они быстро приняли сетевой I/O и несколько других инноваций. Хотя первоначальная стоимость оборудования была высокой, долгосрочный результат был крайне полезен. В результате частых обновлений машины Husky смогли сэкономить сотни тысяч долларов на материальных затратах. Кроме того, произошел рост производительности около 12%. Поскольку компания постоянно добавляет функциональность к своим системам, она оказывается в дефиците модулей I/O. Из-за ограничений пространства они не могут продолжать накапливать модули I/O друг на друге, поэтому единственным решением остается внедрение технологий I/O более высокой плотности.

Расширение модулей I/O

Beckhoff Automation долгое время был доверенным поставщиком оборудования для Husky. Для средних и крупных машиностроителей Beckhoff представил модуль I/O, который подключается прямо к печатным платам. Это означает, что модули I/O будут специально разработаны для заданного набора электрических компонентов и выполнять задачи, связанные только с этой системой.

Хотя этот подход может иметь удушающий, не масштабируемый фактор, он приносит выгоду более простой проводки, сниженных ошибок и более быстрой сборки. Кроме того, новые модули будут иметь меньший размер, на 40% меньше, и сэкономят много места, позволяя устанавливать дополнительные компоненты внутри шкафа.

Финансовая сторона: некоторые неповторяющиеся расходы связаны с этими кастомизированными модулями, что значительно для малых объемов. Однако для более крупных объемов, т.е. более 100 модулей в год, общая стоимость значительно снижается.

Удаленные решения

Решения должны предлагаться в соответствии с базовыми требованиями. Расширение модулей удаленного I/O может иметь свои преимущества, но не подходит во всех случаях. Обычно модули удаленного I/O обеспечивают затратоэффективное решение при задействовании 50 каналов. Причина проста: добавление большего числа модулей I/O затратоэффективно, пока стоимость шкафа может быть компенсирована. Более разумное решение при ограниченной масштабируемости — внедрение модулей I/O более высокой плотности.

Но в правильных условиях удаленный I/O может принести ценность системе. Siemens уже работает над этим и уже имеет продукты, которые могут снизить общую стоимость. Например, шины-адаптеры, позволяющие заменять Ethernet-порты, могут значительно добавить гибкости системе. Несколько модулей удаленного I/O идут с интегрированными Ethernet-портами, которые склонны к повреждению при повторном использовании. Решение Siemens позволяет заменять дефектные порты без хлопот с конфигурацией. Исправление экономит и время, и деньги, и производительность.

Локальный контроль удаленно

Helmer Electric, компания из Висконсина, принесла еще большие упрощения в свои модули удаленного I/O. Компания проектирует и устанавливает полностью автоматизированные ПЛК в тяжелых отраслях вроде экскавации, строительства и горного дела. Расстояние между машинами и ПЛК никак не мало и может достигать сотен метров.

Получение данных для мониторинга и управления на таких больших расстояниях означает, что нужны специальные «дорогие» коммуникационные кабели. А что, если эти кабели выйдут из строя? Насколько сложно будет устранить неисправность и идентифицировать проблему? Как предотвратить повторение?

Чтобы пропустить такие требовательные вопросы, были приняты Ethernet-базированные TCP/IP коммуникации. Понятно, что сенсорные данные должны добраться до ПЛК вовремя, однако одновременно должно быть понято, что слишком много данных может создать информационную перегрузку, обременивая процессоры ПЛК. Чтобы сделать сеть устойчивой в этом случае, данные обменивались с использованием протокола с памятью-маппингом на основе стандартов IEEE1394. Такой подход обеспечил, что данные имели альтернативные маршруты, снижая нагрузку на одну линию и минимизируя точки отказа.