Czym jest komunikacja przemysłowa?
Termin komunikacja przemysłowa odnosi się do komunikacji między urządzeniami stosowanymi w technologii automatyzacji przemysłowej. Obejmuje to transfer i wymianę danych i informacji w celu sterowania maszynami i instalacjami, głównie w automatyzacji procesów i produkcji. Komunikacja przemysłowa jest zatem podstawą udanej automatyzacji.
Urządzenia są łączone w sieć za pomocą znormalizowanych sieci przemysłowych, które mogą być przewodowe lub bezprzewodowe. Rosnąca cyfryzacja pokazuje, że wysokowydajne systemy komunikacji stają się coraz bardziej centralnym układem nerwowym w obszarach zastosowań, takich jak Przemysł 4.0 lub Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT).
Kable
Złącza
Cable assemblies
Komponenty sieciowe i dystrybucyjne
LAPP reprezentuje doskonałość
Komunikacja przemysłowa w LAPP oznacza wszystko z jednego źródła w ponad 40 krajach. Od przemysłowych, wytrzymałych i wysokiej jakości kabli, przewodów, zestawów, złączy wtykowych i aktywnych komponentów do sieciowania fabryki, maszyny lub zakładu, po naszą wiedzę specjalistyczną na drodze do Smart Factory. Od samego początku kierujemy i doradzamy w zakresie transformacji cyfrowej. Od poziomu produkcji po całe przedsiębiorstwo, współpracujemy z Państwem, aby stworzyć kompletne rozwiązanie sieciowe, które zapewnia niezawodną transmisję największych ilości danych.
LAPP reprezentuje najwyższe standardy jakości
Zapewniamy najwyższą jakość produktu. Nawet jeden komponent, który krótkotrwale ulega awarii, może spowodować ogromne koszty, jeśli spowoduje zatrzymanie produkcji. Możesz mieć pewność, że nasze rozwiązania w zakresie połączeń są idealne do zastosowania w trudnych warunkach i zapewniają maksymalną niezawodność, nawet pod wpływem obciążeń chemicznych, mechanicznych i termicznych.
LAPP reprezentuje innowacyjność
Dzięki naszym innowacjom produktowym możesz pomyślnie realizować swoje projekty i zdobyć przewagę nad konkurencją. Widać to na przykład w naszym urządzeniu monitorującym przewody danych, ETHERLINE® GUARD Umożliwia to optymalne planowanie konserwacji, co zwiększa dostępność systemu. Rezultat: redukcja kosztów konserwacji i kolejny krok w kierunku Przemysłu 4.0.
Dzięki naszej wyjątkowej wiedzy eksperckiej i dogłębnej znajomości zastosowań możemy zaoferować rozwiązania dostosowane do Twoich potrzeb. Od przewodów Ethernetu przemysłowego z połączeniem Fast Connect po systemy Fieldbus zgodne ze wszystkimi powszechnie stosowanymi standardami protokołów, aż po konfekcjonowane kable światłowodowe zgodnie z wymaganiami klienta, znajdziemy odpowiednie rozwiązanie dla każdego zastosowania.
Komunikacja danych od LAPP - Twoje połączenie z przyszłością.
Czym jest automatyzacja?
DIN 19233 definiuje automatyzację w następujący sposób: „Wyposażenie urządzenia w taki sposób, aby w całości lub częściowo działało zgodnie z zamierzeniem, bez udziału ludzi”.
Ale co to znaczy w szczegółach? Przyjrzyjmy się zakładowi produkcyjnemu. W zautomatyzowanej produkcji wszystkie operacje wcześniej wykonywane przez ludzi są wykonywane niezależnie przez maszyny. Obejmuje to przetwarzanie, kontrolę, obsługę narzędzi i elementów obróbkowych oraz mechaniczne lub elektroniczne monitorowanie jakości.
Automatyzację można zasadniczo podzielić na 3 różne formy: automatyzację poszczególnych procedur roboczych (automatyzacja procedur), automatyzację określonego procesu produkcyjnego (automatyzacja procesów) lub automatyzację całego procesu produkcyjnego (automatyzacja systemów).
Do wdrożenia autonomicznych procesów produkcyjnych wymagane są urządzenia techniczne. Wyposażenie techniczne pochodzi z obszarów czujników/elementów wykonawczych, regulacji, sterowania, informacji, komunikacji, kontroli procesów i/lub robotyki.
Zalety automatyzacji
W tych warunkach automatyzacja oferuje liczne zalety. Obejmuje to:
- Uwolnienie ludzi od pracy wymagającej umysłowo, monotonnej, stresującej, niebezpiecznej lub szkodliwej
- Zwiększenie wydajności
- Podwyższona jakość produktów
- Skrócone czasy produkcji
- Zmniejszenie obciążeń środowiskowych poprzez bardziej efektywne wykorzystanie zasobów fabryk
- Bardziej elastyczna produkcja
- Poprawiona dokładność i unikanie błędów
Piramida automatyzacji
Piramida automatyzacji reprezentuje ogólną strukturę komunikacyjną zautomatyzowanej produkcji i klasyfikuje różne poziomy IT produkcji przemysłowej.
Każdy poziom przejmuje własne zadanie w zautomatyzowanej produkcji i składa się z różnych systemów, takich jak czujniki na poziomie polowym. Liczba poziomów jest różna w zależności od procesu automatyzacji. Pojedyncze poziomy mogą być pomijane lub grupowane razem.
Poszczególne systemy danego poziomu oraz same poziomy wymieniają między sobą informacje. Wymiana informacji w obrębie jednego poziomu nazywana jest komunikacją horyzontalną, a wymiana informacji między poziomami nazywana jest komunikacją pionową.
| Liczba | Poziom | Zastosowane systemy | Typowe zadania |
|---|---|---|---|
| 1 | Poziom polowy | Czujniki i elementy wykonawcze | Zbieranie danych produkcyjnych / wykonywanie poleceń |
| 2 | Poziom kontroli | Komputer sterowniczy / PLC | Regulacja procesu produkcyjnego |
| 3 | Poziom przedsiębiorstwa | Systemy ERP | Szczegółowe planowanie produkcji i realizacja zamówień |
Czujniki lub elementy wykonawcze na poziomie pola komunikują się wyłącznie z wyższym poziomem sterowania. Programowalne sterowniki logiczne (PLC) na poziomie sterowania z kolei wymieniają swoje dane z systemem planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP) na poziomie przedsiębiorstwa.
W piramidzie automatyzacji im wyższy poziom, tym wyższe opóźnienie, tzn. opóźnienie transmisji danych pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. Jednocześnie stale rośnie ilość przesyłanych danych.
| Poziom | Horyzont planowania | Ilość danych | Opóźnienie |
|---|---|---|---|
| Poziom przedsiębiorstwa | Miesiąc do roku | Mbajty - Gbajty | 2-20 s |
| Poziom kontroli | Sekundy do godzin | Bajty – Kbajty | 0.2 s |
| Poziom polowy | Milisekundy | Bajty | 0.002 s |
Przemysł 4.0 i Przemysłowy Internet Rzeczy mają wpływ na klasyczną piramidę automatyzacji i wymagają większej wzajemnej łączności i elastyczności. W tym celu piramidę trzeba byłoby dostosować i znacznie spłaszczyć.
Konfiguracja systemu automatyzacji
Zanim zajmiemy się konfiguracją systemu automatyzacji, przyjrzyjmy się najpierw modelowi wejścia-wyjścia, który leży u podstaw każdego zadania automatyzacyjnego.
Zmienna fizyczna jest rejestrowana przez czujnik i przekazywana do komputera sterującego (funkcja) jako sygnał wejściowy. Przetwarza on sygnał i przesyła sygnał wyjściowy do elementu wykonawczego, który działa jako element napędowy. Poszczególne komponenty są połączone systemem komunikacyjnym.
Z tego powodu system automatyki składa się z czujników (1), elementów wykonawczych (2), komputera sterującego (4) i systemu komunikacji (3).
Przegląd komponentów systemu automatyzacji
Czujnik jest sondą pomiarową, która przechwytuje analogowe wartości fizyczne (wartości mechaniczne, chemiczne, termiczne, magnetyczne lub optyczne) i przekształca je w analogowe lub cyfrowe sygnały elektryczne.
"Proste" czujniki generują jedynie sygnały analogowe, które muszą być najpierw przekształcone na sygnały cyfrowe przez konwerter oddzielony przestrzennie (np. system wejść/wyjść), zanim będą mogły komunikować się z komputerem sterującym.
Czujniki smart, znane również jako „inteligentne czujniki”, przejmują pełne przygotowanie i przetwarzanie sygnału oraz emitują sygnały cyfrowe. Pozwala to na bezpośrednią komunikację z komputerem sterującym.
Czujniki można zróżnicować w zależności od rodzaju sygnału (czujnik analogowy, czujnik cyfrowy), zasady pomiaru (czujnik optyczny, czujnik pojemnościowy itp.), przeznaczenia (czujniki w inżynierii automatyki, czujniki w przemyśle lotniczym itp.) oraz wartości mierzonej (czujnik siły, czujnik temperatury itp.).
Zasada działania elementu wykonawczego jest odwrotna do czujników: element wykonawczy przekształca sygnały elektryczne z komputera sterującego w zmienne fizyczne.
Element wykonawczy przekształca impulsy elektryczne w ciśnienie, dźwięk, temperaturę, ruch lub inne zmienne fizyczne.
Zgodnie z procesem konwersji, elementy wykonawcze dzielą się na elementy wykonawcze elektromechaniczne, elementy wykonawcze elektromagnetyczne, elementy wykonawcze pneumatyczne, elementy wykonawcze hydrauliczne i inne.
Komputer sterujący lub programowalny sterownik logiczny (PLC) kontroluje proces lub podprocesy w systemie automatyki. Czujniki i elementy wykonawcze potrzebne do sterowania mogą być podłączone bezpośrednio do PLC w procesie lub za pośrednictwem systemu magistrali. W większych fabrykach z kilkoma podprocesami dla każdego podprocesu wykorzystywany jest oddzielny PLC, które są ze sobą połączone w sieć.
W celu skoordynowania zasobów, tj. która maszyna obecnie przetwarza jakie zamówienie i kiedy prawdopodobnie będzie ponownie dostępna, PLC koordynuje się z poziomem firmy i poziomem zarządzania operacją.
PLC pracuje cyklicznie, tzn. odczytuje wartości wszystkich wejść na początku cyklu, a następnie wykonuje zapisane programy, a na końcu ustawia wyjścia. Następnie cykl zaczyna się od nowa – program nie ma końca.
Funkcjonujący system automatyki wymaga sieci komunikacyjnej, która łączy ze sobą czujniki, siłowniki i PLC.
Sieć komunikacji przemysłowej składa się z kilku komponentów. Wybór komponentów zależy od zamierzonego zastosowania i innych czynników:
Co wybrać do technologii transmisji, Fieldbus czy Ethernet? Która topologia sieci jest odpowiednia dla mojego zastosowania? Ponadto należy uwzględnić takie aspekty, jak funkcje ochronne dla pracowników korzystających z czujników, aby uniknąć obrażeń ciała. Różne tryby pracy maszyny, takie jak normalna eksploatacja, czyszczenie i naprawa, również mają wpływ na dobór komponentów.
W firmie LAPP otrzymasz kompletne systemy okablowania i połączeń do zintegrowanej sieci na poziomie czujników/elementów wykonawczych, sterowania, aż do systemu zarządzania zapasami.
- Przewody LAN i przemysłowe przewody ethernetowe do technologii Ethernet - produkty naszej marki ETHERLINE®
- Kable światłowodowe do transmisji danych optycznych - produkty naszej marki HITRONIC®
- Przewody danych i komponenty Fieldbus do transmisji danych – produkty naszej marki UNITRONIC®
- Złącza przemysłowe - produkty naszej marki EPIC®
- Przełączniki zarządzane i niezarządzane - produkty naszej marki ETHERLINE®
Sterowanie i regulacja w technologii automatyzacji
W technologii automatyzacji kluczowe znaczenie mają pojęcia kontroli i regulacji.
Jeśli chodzi o sterowanie lub technologię sterowania, celem jest wpływanie na wartości wyjściowe w systemach technicznych zgodnie z podanymi wartościami wejściowymi. Nie ma tu żadnych informacji zwrotnych, tzn. przebieg działań nie jest samowystarczalny.
Przykładem systemu sterowania jest system sterowania ogrzewaniem w budynku. Czujnik temperatury zewnętrznej włącza ogrzewanie w pomieszczeniu w zależności od temperatury zewnętrznej. Wpływy zewnętrzne, takie jak otwarte okno w pomieszczeniu, nie są brane pod uwagę.
Jeśli chodzi o regulację lub technologię regulacyjną, celem jest utrzymanie zmiennych fizycznych (zmiennych regulacyjnych) w systemach technicznych na stałym poziomie pomimo wpływu zakłóceń zewnętrznych (zmiennych zakłóceń) lub jak najdokładniejsze śledzenie postępu chronologicznego określonych zmiennych (zmiennych przewodzących). Obwód regulacji jest samowystarczalny, tzn. istnieje sprzężenie zwrotne.
Przykładem regulacji w technologii automatyki jest automatyczny system klimatyzacji w pojeździe. Utrzymuje wewnętrzną temperaturę pojazdu na wymaganym poziomie pomimo wpływów zewnętrznych (np. promieniowanie słoneczne).