Co je to průmyslová komunikace?
Pojem průmyslová komunikace se vztahuje na komunikaci mezi zařízeními používanými v technologii průmyslové automatizace. To zahrnuje přenos a výměnu dat a informací pro řízení strojů a zařízení, především v oblasti automatizace procesů a výroby. Průmyslová komunikace je proto základem úspěšné automatizace.
Zařízení jsou propojena pomocí standardizovaných průmyslových sítí, které mohou být buď kabelové, nebo bezdrátové. Rostoucí digitalizace ukazuje, že vysoce výkonné komunikační systémy se stále více stávají centrálním nervovým systémem pro oblasti použití, jako je například Průmysl 4.0 nebo průmyslový internet věcí (IIoT).
Kabely
Konektory
Kabelova konfekce
Síťové a distribuční komponenty
Společnost LAPP je ztělesněním dokonalosti
Průmyslová komunikace pro společnost LAPP znamená vše z jednoho zdroje ve více než 40 zemích. To zahrnuje vše od průmyslových, robustních a vysoce kvalitních kabelů, vodičů, konfekcí, konektorů a aktivních komponent pro síťování vaší továrny, strojů nebo výroby až po naše odborné znalosti na cestě k chytré továrně. Povedeme vás od samého začátku a poradíme s vaší digitální transformací. Spolupracujeme s vámi na vytvoření kompletního síťového řešení, které zajišťuje spolehlivý přenos těch nejvyšších objemů dat – a to v terénu i na pracovišti.
Produkty společnosti LAPP jsou zárukou té nejvyšší kvality
Zajišťujeme nejvyšší kvalitu výrobků. Dokonce i jeden komponent, který krátce selže, může přivodit obrovské náklady, pokud způsobí zastavení výroby. Můžete si být jisti, že naše řešení pro připojení jsou ideální pro náročné podmínky a nabízí maximální spolehlivost i při chemickém, mechanickém a tepelném zatížení.
Společnost LAPP je ztělesněním inovace
Díky našim produktovým inovacím můžete úspěšně realizovat své projekty a získat konkurenční výhodu. Pozorujeme to například u našeho monitorovacího zařízení pro datové kabely, ETHERLINE® GUARD To umožňuje optimální plánování údržby, což zvyšuje dostupnost vašeho systému. Výsledek: snížené náklady na údržbu a další krok směrem k Průmyslu 4.0.
Díky našim jedinečným odborným znalostem a hlubokým znalostem aplikací vám můžeme nabídnout řešení šitá na míru vašim potřebám. Pro každé použití najdeme to správné řešení – od průmyslových ethernetových kabelů s připojením Fast Connect přes provozní sběrnicové systémy splňující všechny běžné protokolové standardy až po konfekcionované optické kabely podle požadavků zákazníků.
Datová komunikace značky LAPP – vaše spojení s budoucností.
Co je to automatizace?
Norma DIN 19233 definuje automatizaci takto: „Vybavení přístroje tak, aby zcela nebo zčásti fungoval podle záměru, aniž by do tohoto fungování byli zapojeni lidé.“
Ale co to znamená podrobně? Pojďme se podívat na výrobní závod. V automatizované výrobě jsou všechny operace, které dříve prováděli lidé, prováděny nezávisle stroji. To zahrnuje zpracování, kontrolu, manipulaci s nástroji a obrobky a mechanickou nebo elektronickou kontrolu kvality.
Automatizaci lze v podstatě rozdělit do 3 různých forem: automatizace jednotlivých pracovních postupů (automatizace postupů), automatizace konkrétního výrobního procesu (automatizace procesů) a automatizace celého výrobního procesu (automatizace systémů).
Pro realizaci autonomních výrobních procesů jsou zapotřebí technická zařízení. Technické vybavení pochází z oblasti snímačů / akčních členů, procesního řízení a regulační, řídicí, informační, komunikační a/nebo robotické techniky.
Výhody automatizace
Za těchto podmínek nabízí automatizace řadu výhod. Mezi ně patří:
- osvobození lidí od duševně náročné, monotónní, namáhavé, nebezpečné nebo škodlivé práce
- zvýšení produktivity
- zvýšení kvality výrobků
- zkrácení doby výroby
- snížení zatížení životního prostředí díky hospodárnějšímu provozu zařízení
- flexibilnější výroba
- vyšší přesnost a méně chyb
Pyramida automatizace
Pyramida automatizace představuje celkovou komunikační strukturu automatizované výroby a klasifikuje různé úrovně IT průmyslové výroby.
Každá úroveň má v automatizované výrobě svůj vlastní úkol a skládá se z různých systémů, jako jsou snímače na provozní úrovni. Počet úrovní se liší v závislosti na procesu automatizace. Jednotlivé úrovně lze vynechat nebo seskupit dohromady.
Jednotlivé systémy dané úrovně a samotné úrovně si vzájemně vyměňují informace. Výměna informací uvnitř úrovně se nazývá horizontální komunikace; výměna mezi jednotlivými úrovněmi se nazývá vertikální komunikace.
| Číslo | Úroveň | Použité systémy | Typické úkoly |
|---|---|---|---|
| 1 | Úroveň provozu | Snímače a akční členy | Shromažďování výrobních |
| 2 | Úroveň kontroly | Řídicí počítač / PLC | Regulace výrobního |
| 3 | Úroveň společnosti | ERP systémy | Hrubé plánování výroby a zpracování objednávek |
Snímače nebo akční členy na provozní úrovni komunikují výhradně s vyšší úrovní řízení. Programovatelné logické řídicí jednotky (PLC) na řídicí úrovni si zase vyměňují data se systémem plánování podnikových zdrojů (ERP) na úrovni podniku.
V rámci pyramidy automatizace platí, že čím vyšší je úroveň, tím vyšší je latence, tj. zpoždění přenosu dat mezi vysílačem a přijímačem. Současně se neustále zvyšuje množství přenášených dat.
| Úroveň | Horizont plánování | Úroveň provozu | Latence |
|---|---|---|---|
| Úroveň společnosti | Měsíc až rok | Mbytes – Gbytes | 2-20 s |
| Úroveň kontroly | Sekundy až hodiny | Bytes – Kbytes | 0,2 s |
| Úroveň provozu | Milisekundy | Bytes | 0,002 s |
Zřízení systému automatizace
Než se budeme věnovat nastavení systému automatizace, podívejme se nejprve na model vstupů/výstupů, který je základem každého automatizačního úkolu.
Fyzikální veličina se zaznamenává snímačem a předává řídicímu počítači (funkci) jako vstupní signál. Ten zpracuje signál a předá výstupní signál (výstup) do akčního členu, který slouží jako hnací prvek Jednotlivé komponenty jsou propojeny komunikačním systémem.
Automatizační systém se tedy skládá ze snímačů (1), akčních členů (2), řídicího počítače (4) a komunikačního systému (3).
Přehled komponent automatizačního systému
Snímač je měřicí sonda, která zachycuje analogové fyzikální hodnoty (mechanické, chemické, tepelné, magnetické nebo optické hodnoty) a převádí je na analogové a digitální elektrické signály.
„Jednoduché“ snímače generují pouze analogové signály, které musí být nejprve převedeny na digitální signály prostorově odděleným převodníkem (např. systémem I/O), než mohou komunikovat s řídícím počítačem.
Chytré snímače, také známé jako „inteligentní snímače“, přebírají kompletní přípravu a zpracování signálu a vydávají digitální signály. To jim umožňuje komunikovat přímo s řídícím počítačem.
Snímače lze rozlišit podle druhu signálu (analogový snímač, digitální snímač), principu měření (optický snímač, kapacitní snímač atd.), zamýšleného použití (snímače v automatizační technice, snímače v letecké dopravě atd.) a naměřené hodnoty (snímač síly, snímač teploty atd.).
Provozní princip akčního členu je opačný než u snímačů: akční člen převádí elektrické signály z řídícího počítače na fyzikální proměnné.
Akční člen mění elektrické impulzy na tlak, zvuk, teplotu, pohyb nebo jiné fyzikální veličiny.
Podle procesu přeměny se akční členy dělí na elektromechanické akční členy,
elektromagnetické akční členy, pneumatické akční členy, hydraulické akční členy a další.
Řídicí počítač nebo programovatelný logický regulátor (PLC) řídí proces nebo dílčí procesy v automatizačním systému. Snímače a akční členy potřebné pro ovládání lze připojit buď přímo k PLC (programovatelný logický automat), nebo přes sběrnicový systém. Ve větších závodech s několika dílčími procesy se pro každý dílčí proces používá samostatný PLC, které jsou navzájem propojeny.
Pro koordinaci zdrojů, tj. který stroj aktuálně zpracovává jakou objednávku a s největší pravděpodobností bude opět k dispozici, se PLC koordinuje s úrovní společnosti a úrovní řízení provozu.
PLC pracuje cyklicky, tj. na začátku cyklu přečte hodnoty všech vstupů – poté spustí uložené programy a na konci nastaví výstupy. Cyklus pak začíná znovu - program nemá konec.
Fungující automatizační systém vyžaduje komunikační síť, která vzájemně propojí snímače, akční členy a PLC.
Průmyslová komunikační síť se skládá z několika komponentů. Výběr komponent závisí na zamýšleném použití a dalších faktorech:
Mám si jako přenosovou technologii vybrat provozní sběrnici nebo Ethernet? Která síťová topologie je pro mé použití ta správná? Kromě toho je třeba vzít v úvahu aspekty, jako jsou ochranné funkce pro zaměstnance, kteří používají snímače, aby se zabránilo zranění. Na výběr komponent mají vliv také různé provozní režimy stroje, jako např. běžný provoz, čištění a opravy.
Společnost LAPP vám dodá kompletní kabelážní a připojovací systémy pro integrované síťování na úrovni snímačů / akčních členů a úrovně řízení až po systém řízení zásob.
- LAN kabely a průmyslové ethernetové kabely pro technologii ethernet – produkty naší značky ETHERLINE®
- Optické kabely pro optický přenos dat – produkty naší značky HITRONIC®
- Datové kabely a komponenty provozní sběrnice pro přenos dat – produkty naší značky UNITRONIC®
- Průmyslové konektory – produkty naší značky EPIC®
- Řízené a neřízené switche –produkty naší značky ETHERLINE®
Řízení a regulace v automatizační technice
Pojmy řízení a regulace mají v automatizační technice ústřední význam.
Pokud jde o řízení nebo řídicí technologii, cílem je ovlivnit výstupní hodnoty v technických systémech v souladu se stanovenými vstupními hodnotami. Neexistuje zde žádná zpětná vazba, tzn. průběh akce není samostatný.
Příkladem řídicího systému je řídicí systém vytápění v budově. Snímač venkovní teploty zapne vytápění v místnosti v závislosti na venkovní teplotě. Neberou se v úvahu vnější vlivy, jako je otevřené okno v místnosti.
Pokud jde o regulaci nebo regulační techniku, cílem je udržet fyzikální veličiny (regulační veličiny) v technických systémech navzdory vlivu vnějšího rušení (interferenční veličiny) konstantní nebo co nejpřesněji sledovat chronologický průběh specifikovaných veličin (vodicí veličiny). Regulační obvod je samostatný, bez zpětné vazby.
Příkladem regulace v automatizační technice je automatický systém klimatizace ve vozidlech. Udržuje vnitřní teplotu vozidla trvale na požadované úrovni navzdory vnějším vlivům (např. slunečnímu záření).