Wat is industriële communicatie?
De term industriële communicatie is de communicatie tussen apparaten van de industriële automatiseringstechniek. Daarbij worden gegevens en informatie voor de besturing van machines en installaties, hoofdzakelijk in de proces- en productieautomatisering, overgedragen en uitgewisseld. Industriële communicatie is dus de basis voor een succesvolle automatisering.
De vernetwerking vindt plaats door middel van genormeerde industriële netwerken, die hetzij met kabel of zonder kabel kunnen zijn opgebouwd. De toenemende digitalisering laat zien dat krachtige communicatiesystemen zich steeds meer ontwikkelen tot een centraal zenuwstelsel voor toepassingsgebieden zoals Industrie 4.0 of ook het Industrial Internet of Things (IIoT).
Kabels
Connector
Cable assemblies
Netwerk- en verdelingscomponenten
LAPP staat voor competentie
Industriële communicatie bij LAPP betekent voor u alles vanaf één adres en dat in meer dan 40 landen. Of u nu industrieel geschikte, robuuste en hoogwaardige kabels, leidingen, assemblages, connectoren en actieve componenten nodig hebt voor het vernetwerken van uw fabriek, machine of installatie of onze knowhow op weg naar de Smart Factory. Wij begeleiden en adviseren u vanaf het begin bij uw digitale transformatie. Van het veldniveau tot het bedrijfsniveau realiseren wij samen met u de complete vernetwerking voor de betrouwbare overdracht van de grootste hoeveelheden data.
LAPP staat voor de hoogste kwaliteitseisen
We letten op de hoogste kwaliteit van onze producten. Want ook een component die slechts kortstondig uitvalt, kan door een productiestop enorme kosten veroorzaken. Onze verbindingsoplossingen zijn optimaal geschikt voor veeleisende toepassingsomstandigheden en bieden de hoogste storingsveiligheid bij chemische, mechanische en thermische belasting.
LAPP staat voor innovatie
Met onze productinnovaties realiseert u uw projecten blijvend succesvol en krijgt u een concurrentievoordeel. Zoals met ons bewakingsapparaat voor datakabels, de ETHERLINE® GUARD. Deze maakt de optimale planning van onderhoud mogelijk, waardoor de beschikbaarheid van uw installaties toeneemt. Het resultaat: gereduceerde onderhoudskosten en een verdere stap in de richting van Industrie 4.0.
Dankzij onze unieke expertise en grondige kennis van de toepassingen kunnen wij u oplossingen op maat aanbieden voor uw behoeften. Van industriële ethernetkabels met Fast Connect-aansluiting via veldbussystemen volgens alle gangbare protocolstandaarden tot gemonteerde optische vezelkabels volgens de wens van de klant vindt u bij ons de juiste oplossing voor elke toepassing.
Datacommunicatie made by LAPP – uw verbinding naar de toekomst.
Wat is automatisering?
De DIN 19233 definieert de automatisering als volgt: “De uitrusting van een systeem zodat dit geheel of gedeeltelijk zonder inspraak van de mens conform het beoogde doel werkt.“
Maar wat betekent dat in detail? Laten we hiervoor eens kijken naar een productie. In een geautomatiseerde productie worden alle operaties die tot nu toe door mensen werden overgenomen, zelfstandig door machines uitgevoerd. Daartoe behoren de bewerking, besturing, hantering van gereedschappen en werkstukken en de mechanische resp. elektronische monitoring van de kwaliteit.
Automatisering kan in principe worden onderverdeeld in 3 verschillende vormen: de automatisering van individuele bewerkingen (procesautomatisering), de automatisering van een specifiek productieproces (procesautomatisering) of de automatisering van een volledige productie (systeemautomatisering).
Voor de realisatie van autonome productieprocessen zijn technische installaties nodig. De technische installaties komen uit de sectoren sensor-/actuator-, regelings-, besturings-, informatie-, communicatie-, leiding- en/of robottechniek.
Voordelen van de automatisering
Automatisering biedt onder de voorwaarde talrijke voordelen. Daartoe behoren:
- Ontlasting van de mens van geestelijk weinig veeleisend, eentonig, vermoeiend, gevaarlijk of voor de gezondheid schadelijk werk
- Verhoging van de productiviteit
- Verhoging van de kwaliteit van de producten
- Kortere productietijden
- Vermindering van milieubelastingen door hulpbronnenefficiëntere werking van de installaties
- Flexibeler productie
- Verbetering van de nauwkeurigheid en vermijden van fouten
Automatiseringspiramide
De automatiseringspiramide is de algemene communicatiestructuur van een geautomatiseerde productie en classificeert de verschillende IT-niveaus van de industriële productie.
Elk niveau neemt daarbij een eigen taak op zich in de geautomatiseerde productie en bestaat uit verschillende systemen, zoals sensoren op het veldniveau. Het aantal niveaus varieert afhankelijk van het automatiseringsproces. Enkele niveaus kunnen verdwijnen of samengevat worden.
De afzonderlijke systemen van het betreffende niveau en de niveaus onderling wisselen informatie uit. De informatie-uitwisseling binnen een niveau wordt als horizontale communicatie aangeduid, de uitwisseling tussen de afzonderlijke niveaus als verticale communicatie.
| Nummer | Niveau | Gebruikte systemen | Typische taken |
|---|---|---|---|
| 1 | Veldniveau | Sensoren en actuatoren | Verzamelen van productiegegevens/uitvoeren van opdrachten |
| 2 | Besturingsniveau | Besturingscomputer/SPS | Regeling van het productieproces |
| 3 | Bedrijfsniveau | ERP-systemen | Grootschalige productieplanning en bestelafwikkeling |
Sensoren of actuatoren van het veldniveau communiceren uitsluitend met het hogere besturingsniveau. De opgeslagen programmeerbare besturingen (SPS) van het besturingsniveau wisselen op hun beurt hun gegevens uit met het Enterprise-Resource-Planning-System (ERP) van het bedrijfsniveau.
Binnen de automatiseringspiramide geldt: hoe hoger een niveau ligt, des te hoger is de latentie, dus de vertraging bij de gegevensoverdracht tussen de zender en de ontvanger. Tegelijkertijd neemt de hoeveelheid over te dragen gegevens steeds meer naar boven toe.
| Niveau | Planningshorizon | Gegevenshoeveelheid | Latentie |
|---|---|---|---|
| Bedrijfsniveau | Maand tot jaar | Mbytes – Gbytes | 2-20 s |
| Besturingsniveau | Seconden tot uren | Bytes – Kbytes | 0,2 s |
| Veldniveauv | Milliseconden | Bytes | 0,002 s |
Industrie 4.0 en het Industrial Internet of Things hebben invloed op de klassieke automatiseringspiramide en vereisen meer interconnectiviteit en flexibiliteit. De piramide moet hiervoor worden aangepast en sterk worden afgevlakt.
Opbouw van een automatiseringssysteem
Voordat we beginnen met het bouwen van een automatiseringssysteem, laten we eerst eens kijken naar het input-outputmodel dat ten grondslag ligt aan elke automatiseringstaak.
Een fysieke grootheid wordt gedetecteerd door een sensor en als ingangssignaal (ingang) doorgegeven aan de besturingscomputer (functie). Deze verwerkt het signaal en stuurt een uitgangssignaal (output) naar een actuator, die als aandrijfelem.t dient. De afzonderlijke componenten worden door een communicatiesysteem verbonden.
Een automatiseringssysteem bestaat dus uit sensoren (1), actuatoren (2 9, een besturingscomputer (4) en een communicatiesysteem (3).
Overzicht van de componenten van een automatiseringssysteem
Een sensor is een voeler die analoge fysische grootheden (mechanische, chemische, thermische, magnetische of optische waarden) detecteert en omzet in analoge of digitale elektrische signalen.
"Enkelvoudige" sensoren genereren alleen analoge signalen, die eerst door een ruimtelijk gescheiden converter (bijv. I/O-systeem) moeten worden omgezet in digitale signalen voordat ze met de besturingscomputer communiceren.
Slimme sensoren, ook wel "intelligente sensoren" genoemd, nemen de volledige signaalconditionering en signaalverwerking over en voeren digitale signalen uit. Zo kunt u direct met de besturingscomputer communiceren.
Sensoren kunnen worden onderscheiden op basis van signaaltype (analoge sensor, digitale sensor), meetprincipe (optische sensor, capacitieve sensor, enz.), Beoogd gebruik (sensoren van automatiseringstechnologie, sensoren van de lucht- en ruimtevaart, enz.) en gemeten grootte (krachtsensor, temperatuursensor, enz.).
Het werkingsprincipe van de actuator is omgekeerd aan sensoren: een actuator zet elektrische signalen van de besturingscomputer om in fysische grootheden.
Elektrische impulsen worden door een actuator omgezet in druk, geluid, temperatuur, beweging of andere fysische grootheden.
Overeenkomstig de omzetting worden actuatoren ingedeeld in elektromechanische actuatoren, elektromagnetische actuatoren, pneumatische actuatoren, hydraulische actuatoren en andere.
De besturingscomputer resp. de programmeerbare besturing (SPS) stuurt in een automatiseringssysteem een proces resp. deelprocessen. De voor de besturing benodigde sensoren en actuatoren kunnen ofwel dicht bij het proces direct aan de SPS worden aangesloten of via een bussysteem. In grotere installaties met meerdere deelprocessen wordt voor elk deelproces een eigen SPS gebruikt die met elkaar verbonden zijn.
Voor de coördinatie van de middelen, dus bijv. welke machine momenteel welke opdracht verwerkt en naar verwachting weer beschikbaar is, stemt de SPS af met het bedrijfsniveau en het bedrijfsleidingsniveau.
Een SPS werkt cyclisch, d.w.z. hij leest de waarden van alle ingangen aan het begin van een cyclus in– voert vervolgens de opgeslagen programma's uit en zet aan het einde de uitgangen. Dan begint de cyclus opnieuw – er is geen einde van het programma.
Voor een functionerend automatiseringssysteem is een communicatienetwerk nodig dat sensoren, actuatoren en de PLC met elkaar verbindt.
Een industrieel communicatienetwerk bestaat uit meerdere componenten. De keuze van de componenten is afhankelijk van het gebruiksdoel en andere factoren:
Wil ik als overdrachtstechnologie veldbus of Ethernet? Welke netwerktopologie is voor mijn toepassing de juiste? Bovendien moeten aspecten zoals beschermende functies voor medewerkers met behulp van sensoren in aanmerking worden genomen om persoonlijk letsel te voorkomen. Verschillende bedrijfsmodii van de machine, zoals normale werking, reinigen en herstellen, hebben eveneens een invloed op de selectie van de componenten.
Bij LAPP krijgt u complete bekabeling- en aansluitsystemen voor een ononderbroken vernetwerking van het sensor-/actuator- en besturingsniveau tot aan het voorraadbeheersysteem.
- LAN-kabels en industriële ethernetkabels voor de ethernettechnologie – producten van ons ETHERLINE®
- Optische vezelkabels voor de optische gegevensoverdracht – producten van ons HITRONIC®
- Datakabels en veldbuscomponenten voor gegevensoverdracht – producten van ons UNITRONIC®
- Industriële connectoren – producten van ons EPIC®
- Managed- en unmanaged switches – producten van ons ETHERLINE®
Besturing en regeling in de automatiseringstechniek
In de automatiseringstechniek zijn de begrippen besturing en regeling van centrale betekenis.
Wanneer van een besturing resp. van besturingstechniek wordt gesproken, is het doel uitgangsgroottes in technische systemen overeenkomstig voorgeschreven ingangsgroottes te beïnvloeden. Er vindt hierbij geen terugkoppeling plaats, d.w.z. de werkingsweg is niet in zich afgesloten.
Een voorbeeld van een besturing is de verwarmingsbesturing in een gebouw. De buitentemperatuursensor schakelt een verwarming in een kamer in afhankelijk van de buitentemperatuur. Invloeden van buitenaf zoals een open raam in de kamer worden niet in aanmerking genomen.
Wanneer we het hebben over besturings- of besturingstechnologie, is het doel om fysieke grootheden (regelvariabelen) in technische systemen constant te houden ondanks de invloed van externe verstoringen (verstoringen) of om het temporele verloop van gespecificeerde hoeveelheden (geleidevariabelen) zo nauwkeurig mogelijk te volgen. De regelcircuit is in zich gesloten, d.w.z. er vindt een terugkoppeling plaats.
Een voorbeeld van een regeling in de automatiseringstechniek is een klimaatautomatisering in een voertuig. Deze houdt de binnentemperatuur van het voertuig ondanks invloeden van buitenaf (bijv. zonnestraling) constant op de gewenste streeftemperatuur.