Print

Ethernetová přístrojová technika

-- 09.06.09

Po nějaké době opět stojíme před jedním z velkých předělů průmyslové automatizace – rozšířením ethernetové konektivity pod hranici PLC. Zatímco rozšíření Ethernetu k PLC nebo bloku DSC I/O je velmi běžné, myšlenka použít Ethernet pro napojení k jednotlivým procesům nebo diskrétním senzorům se vyskytuje poměrně vzácně. Mění se však toto určení? Někteří dodavatelé zaznamenávají poptávku zákazníků, kteří již nechtějí využívat několik platforem. „Nejčastějším požadavkem uživatelů je implementace jedné sítě pro vše v závodě,“ říká Brian Oulton, ředitel pro sítě společnosti Rockwell Automation. „Při hodnocení sítí na úrovni zařízení zákazníci a dodavatelé přístrojů často zvažují a posuzují mnoho faktorů, včetně ceny, použití v nebezpečném prostředí, výběru médií a topologií a robustnosti protokolu.

 Oblíbenost a rozšíření standardního, komerčního Ethernetu a jeho použití v různorodých průmyslových aplikacích dramaticky snížily náklady na zabudování technologie EtherNet/IP do přístrojů. Nyní se EtherNet/IP blíží cenovým hladinám tradičních procesních sítí, jako je Foundation Fieldbus nebo Profibus PA.“ Otázkou zůstává, zda bude ethernetovou konektivitu požadovat dost zákazníků, aby to bylo pro výrobce přístrojové techniky dostatečnou motivací k její implementaci. I když se ethernetové sítě a napájecí technologie PoE (Power over Ethernet) rozšířily ke koncovým zařízením v domácnostech, v kancelářích a obchodech, průmyslové použití je stále vzácné.

Existuje několik hlavních omezení:

Předimenzovaná přenosová kapacita – Většina procesů a diskrétních senzorů neodesílá velký objem dat, takže nepotřebují tak velkou šířku pásma, jakou nabízí Ethernet. „Primární výhodou Ethernetu je to, že je rychlý a že dokáže rychle přenášet velký objem dat,“ říká Charles Larson, technologický ředitel společnosti Moore Industries. „U typických procesních senzorů, jako jsou snímače teploty a tlaku, se data nemění tak rychle, takže rychlost Ethernetu zde nemá žádný význam. Ve srovnání s jinými možnostmi, jako rozhraní 4–20 mA s protokolem HART, Foundation Fieldbus a Profibus, podpora Ethernetu vyžaduje rychlejší a dražší mikroprocesory. Bez repeaterů je také omezena délka kabelu na 100 m.“

Dodatečné náklady na vysílače – Tak velké přenosové pásmo vyžaduje vyspělejší elektroniku, než potřebuje většina procesních zařízení, a proto jsou vysílače dražší, než jsou zákazníci ochotni zaplatit. Možná že cenový rozdíl dnes není tak velký jako před pár lety, ale stále zde určitý rozdíl existuje.

Omezení použití v nebezpečném prostředí – Jedním z aspektů, který omezuje procesní aplikace, je to, že Ethernet není jiskrově bezpečný. Tradičnější platformy sběrnice fieldbus, jako jsou Foundation Fieldbus a Profibus PA, se do těchto prostředí hodí lépe.

Vhodný hardware DCS a PLC I/O – Typické řídicí systémy, ať už v diskrétních nebo zpracovatelských aplikacích, nemají vhodný I/O hardware pro velký počet zařízení na bázi Ethernetu. I když většina systémů akceptuje mnoho různých typů vstupních signálů prostřednictvím příslušných I/O karet, existuje malá schopnost akceptovat přímé ethernetové vstupy, když existují stovky a možná i tisíce provozních zařízení. To je bezpochyby spíše odrazem slabé poptávky než nějakého konkrétního technického omezení, ale stále jde o praktický problém.

Topologie kabeláže – Zapojení kabeláže Ethernetu k zařízením na základní výrobní úrovni se podobá tradičnímu analogovému zapojení s topologií hvězdy, což je jednou z nevýhod ve srovnání se sběrnicí fieldbus. Některé platformy nicméně umožňují doplnit ke každému zařízení dvouportový ethernetový přepínač, který usnadňuje zapojení určité varianty lineární topologie, pokud latence není vážným problémem.

Zvláštnosti technologie PoE – Technologie PoE (Power over Ethernet – napájení po Ethernetu) tradičně není kompatibilní s průmyslovými zařízeními a dostupné úrovně napájení jsou nižší, než obvykle nabízí sběrnice fieldbus. Obecně se má za to, že zařízení, která generují natolik velký objem dat, že potřebují ethernetové připojení, jako jsou analyzátory procesů, obvykle potřebují také externí napájení. Zařízení, která mohou být napájena technologií PoE, obvykle nepotřebují velké přenosové pásmo. Společnost Beckhoff vyrábí propojovací zařízení I/O, která využívá PoE pro diskrétní senzory komunikující po sběrnici EtherCAT. Toto propojovací zařízení konvertuje normální napětí PoE na 24 V pro zařízení, ale maximální proudový odběr zařízení je 350 mA s celkovým dostupným příkonem 15,4 W.

Vylepšení PoE

Na vylepšeních technologie PoE se v současné době pracuje, včetně připravované normy PoE+. Norma IEEE 802.3 je stále ve fázi návrhu, ale její dokončení se již blíží a bude podporovat příkon 25,5 W, a dokonce i 40 W. Přinejmenším jedna společnost, ON Semiconductor, se domnívá, že tato norma je již v dostatečně pokročilém stadiu, a začala vyrábět zařízení, která podle jejího očekávání budou v souladu s konečnou verzí normy. Tato zařízení neslouží pro přívod napájení, ale kompilují informace z klastru vzdálených přístrojů a senzorů.

Obvyklou konfigurací je I/O propojovací zařízení, které shromažďuje data ze skupiny konvenčních zařízení, jako jsou procesní senzory, a zasílá data zpět po jednom ethernetovém kabelu. Například společnosti, jako jsou Moore Industries a Dataforth, vyrábějí zařízení pro sběr dat ze vzdálených I/O, která mohou shromažďovat a zpracovávat informace ze vzdálených zařízení a odesílat data zpět po jednom ethernetovém kabelu. Ale ta nenapájejí zařízení prostřednictvím technologie PoE. Přesto všechno jsou k dispozici zařízení na bázi Ethernetu, zejména typy s komplexními výstupy.

Typickým příkladem jsou analyzátory ve zpracovatelských aplikacích. Ve světě diskrétní výroby mohou komplexní senzory, jako jsou zařízení pro měření síly a krouticího momentu pro robotické aplikace (viz fotografie), zasílat své výstupy po Ethernetu a být napájeny prostřednictvím PoE. Toto zařízení generuje šest měření (síly a krouticích momentů pro osy x, y a z) a je konfigurovatelné prostřednictvím webového rozhraní. Ve srovnání s běžným procesním senzorem jde zhruba o ekvivalent šesti obyčejných tlakových snímačů. ce

Peter Welander je redaktor zaměřený na zpracovatelský průmysl. Kontaktujte jej na adrese peter.welander@reedbusiness.com

 

Autor: Peter Welander, Control Engineering


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Trendy v robotizaci 2020
2020-01-28 - 2020-01-30
Místo: Best Western Premier / Avanti, Brno
DIAGO 2020
2020-01-28 - 2020-01-29
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Trendy automobilové logistiky 2020
2020-02-20 - 2020-02-20
Místo: Parkhotel Plzeň
Úspory v průmyslu
2020-03-03 - 2020-03-03
Místo: Ostrava
AMPER TOUR 2020
2020-03-17 - 2020-03-19
Místo: Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI