Decentralizacja systemów automatyki przemysłowej z licznymi zaletami
MurrelektronikPodczas wykonywania instalacji w przemyśle maszynowym liczne czynniki mogą wpływać na pojawianie się nowych kosztów. Koncepcje systemów automatyki, które opierają się na bezszafowej i zdecentralizowanej technologii instalacji, są wydajne i oferują znaczne oszczędności.
Nadal funkcjonuje wiele aplikacji przemysłowych, w których cała aparatura sterowania jest umieszczona w szafie sterowniczej. Z kolei czujniki i elementy wykonawcze, które pracują na terenie obiektu, są podłączone za pomocą kabla zbiorczego. Wiele pojedynczych komponentów, których kompatybilność idzie w parze z podatnością na błędy w systemie, wiąże się z kosztownym montażem i instalacją (powtarzających się w każdej maszynie). Znormalizowane połączenia wtykowe, jeśli są w ogóle dostępne, i tak muszą być montowane ręcznie, co również bywa kłopotliwe i czasochłonne. Tradycyjne koncepcje są drogie, nieefektywne i podatne na błędy.
Na szczęście nadchodzące zmiany w kwestii budowy maszyn mogą być rozwiązaniem powyższych bolączek. Jednym z wyjść jest podejście systemowe, w którym technika instalacyjna jest głęboko zintegrowana i traktuje automatykę jako kompletny system. Decentralizacja ze swoimi zaletami staje się obecnie coraz bardziej powszechna.
Prosta koncepcja decentralizacji automatyki
Podstawowa idea zdecentralizowanych systemów automatyki jest równie prosta jak przekonująca. Początkowo zdecentralizowane były układy I/O. Teraz dochodzą do tego systemy zasilania wraz z innymi standardowymi komponentami, takimi jak bezpieczniki czy obwody. Elementy te są usuwane z centralnej szafy sterowniczej i umieszczane w mniejszych, zdecentralizowanych obudowach. W zależności od stopnia ochrony tych obudów są one odporne na różne niekorzystne czynniki środowiskowe, takie jak pył, kurz, woda czy obciążenie mechaniczne. Te pojedyncze jednostki są następnie umieszczane bezpośrednio przy maszynie produkcyjnej.
Co istotne, instalowanie zdecentralizowanych systemów automatyki możliwe jest podczas ich eksploatacji. To samo dotyczy komputerów przemysłowych, które odpowiadają za komunikację i sterowanie całym systemem lub poszczególnymi jego modułami.
Kolejną zaletą jest prosta instalacja. W idealnym rozwiązaniu instalację i niezbędne okablowanie czujników i elementów wykonawczych przeprowadza się zgodnie z zasadą plug-and-play przy użyciu wstępnie zmontowanych złączek. Eliminuje to również czasochłonne i skomplikowane prace instalacyjne w szafie sterowniczej, takie jak zdejmowanie izolacji, zakładanie osłonek na końcówki przewodów i samo ich podłączanie.
Uwalnia to tym samym hale produkcyjne od niezbędnego osprzętu maszyn i znacznie usprawnia architekturę okablowania.
Standard IO-Link ważnym elementem decentralizacji
Bramkę IO-Link najlepiej jest umieścić bezpośrednio w pobliżu czujników i elementów wykonawczych, co znacznie zmniejsza rozmiary szafy sterowniczej. Jako znormalizowany interfejs światowy standard komunikacyjny IO-Link jest ważnym elementem, który wspiera decentralizację i redukcję rozmiarów. Urządzenia potrafią same komunikować o swoim bieżącym stanie. Oprócz danych dotyczących przeprowadzanych procesów dostarczają one również dodatkowe informacje, takie jak dane diagnostyczne dla poszczególnych portów i całego modułu. W ten sposób umożliwiają np. konserwację predykcyjną, pozwalając operatorom urządzeń na wykrywanie anomalii i optymalizację procesów wyłącznie poprzez analizę danych. Dzięki standardowi komunikacji IO-Link każda bramka komunikacyjna (IO-Link Master) może porozumieć się z każdym urządzeniem na świecie.
Zalety dla operatorów maszyn i instalacji
Wybór zdecentralizowanej koncepcji instalacji bez szaf sterowniczych oferuje operatorom maszyn i instalacji wiele innych korzyści oprócz oszczędności kosztów:
- normalizacja,
- prosta wymiana komponentów,
- krótszy czas realizacji od projektu do uruchomienia,
- obniżenie kosztów instalacji,
- skomplikowane okablowanie i zajmujące dużo miejsca szafy sterownicze stają się zbędne,
- nowe możliwości w zakresie serwisu i konserwacji,
- większa wydajność,
- zabezpieczenie na przyszłość dzięki nowoczesnym technologiom,
- kompaktowe konstrukcje i optymalna diagnostyka,
- synergia i oszczędności procesowe we wszystkich obszarach,
- dalsza rozbudowa może być realizowana bez dodatkowych nakładów, a zmiany mogą być zintegrowane w mgnieniu oka dzięki wielofunkcyjności urządzenia nadrzędnego (IO-Link-Master),
- zdecentralizowana technika instalacyjna pomaga osiągnąć cele zrównoważonego rozwoju w ramach Net-Zero-Industry.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Wszystkie osoby zaangażowane w przedsiębiorstwie, które są odpowiedzialne za koszty – związane z procesami zakupowymi, projektowaniem, instalacją elektryczną czy uruchomieniem – przyczyniają się do obniżenia całkowitego kosztu podłączenia maszyn dzięki holistycznemu podejściu systemowemu i ukierunkowanej technologii instalacji.
Koncepcja zdecentralizowanego systemu oferuje liczne dodatkowe korzyści i duży potencjał rozwoju, często właśnie w połączeniu z uproszczoną technologią instalacji i inteligentnymi funkcjami diagnostycznymi. Ważne jest, żeby przyjąć taką perspektywę systemową i przetestować ją, aby zobaczyć, gdzie można wprowadzić dodatkowe oszczędności. Pozwoli to też osobom zarządzającym zwiększyć świadomość nt. funkcjonowania całego systemu i ewentualnie może dać argumenty, by zakwestionować stosowaną technikę instalacyjną własnych projektantów i inżynierów ds. uruchomienia i zoptymalizować kolejne projekty w przyszłości.
Jaka przyszłość decentralizacji systemów automatyki przemysłowej?
W przyszłości otwierają się kolejne perspektywy przed decentralizacją systemów automatyki przemysłowej. Pneumatyka np. będzie w coraz większym stopniu zastępowana przez elementy mechatroniczne, którymi będzie można sterować również np. poprzez standard IO-Link.
W centrum uwagi pozostają zamówienia poszczególnych komponentów – co jest obecnie wyzwaniem i pozostanie nim również w perspektywie średnioterminowej. Zamiast pojedynczego źródła zaopatrzenia coraz więcej klientów decyduje się na podwójne, a nawet zwielokrotnione źródło zaopatrzenia. W świetle obecnych zmian i ogólnych warunków rynkowych tym ważniejsze jest stawianie na standaryzację, ponieważ użytkownicy na całym świecie będą mogli wówczas korzystać z komponentów pochodzących od różnych producentów.
* * * * *
Wolfgang Wiedemann – autor jest dyrektorem ds. zastosowań, doradztwa, szkoleń i technologii w firmie Murrelektronik.
