INTEGRATED AUTOMATION TOOLBOX PC-based control: integrated solution for automation & process technology

kun perinteiset PLC-pohjaiset järjestelmät optimoitiin pääasiassa lyhyitä sykliaikoja varten korvaamaan monimutkainen reletekniikka koneenohjauksessa, Distributed Control Systems (DCS) for classic Proportional Integral Derivative (PID) closed loop control keskittyi enimmäkseen skaalautuvuuteen ja järjestelmäintegraatioon.

sekä DCS että PLC ovat kehittyneet ja lähentyneet toisiaan vuosien mittaan. Tämän seurauksena PLC-järjestelmät ovat hankkineet laajempia visualisointijärjestelmiä. Nämä ovat hyvin samanlaisia kuin ne, joita prosessi-insinöörit ovat käyttäneet alusta alkaen ja joita toteutetaan monien laaja-alaisten, monimutkaisten prosessityövirtojen hallitsemiseksi. DC: t sen sijaan optimoitiin niiden suorituskyvyn ja kierrosaikojen suhteen. Tällaiset parannukset auttavat mukautumaan jopa erittäin aikakriittisiin prosesseihin ja varustamaan prosessilaitokset turvallisuuteen liittyviä vaatimuksia, kuten hätäpysäytyksiä ja Palontorjuntaa varten.

kasvavat vaatimukset tuovat erilliset maailmat yhteen

järjestelmät lähentyvät toisiaan myös skaalautuvuuden suhteen. DCS, joka suunniteltiin alusta alkaen suurille asennuksille, joissa oli kymmeniä tuhansia I / Os-käyttöjärjestelmiä, onnistui yksinkertaisilla suunnittelu-ja jälkiasennusominaisuuksilla. Nykyisissä PLC-pohjaisissa järjestelmissä edes viiden numeron I/O-pisteet eivät kuitenkaan ole enää haaste. Lisäksi nykyaikaisissa teknisissä ympäristöissä, kuten TwinCAT 3-ohjelmistossa, on laaja valikoima kirjastoja ja runsaasti toimintolohkoja, joten jopa erittäin monimutkaiset suljetun kierron ohjausrakenteet voidaan suunnitella nopeasti ja luotettavasti.

myös järjestelmäarkkitehtuurien kehitykseen on kiinnitettävä erityistä huomiota. Esimerkiksi hajautetut ohjausjärjestelmät keskittyivät lähes alusta alkaen hajautettuun I / O-alustaan. Nämä järjestelmät voivat kerätä tietoja räjähdysvaarallisilta alueilta, joiden johdotus on vähäistä, ja niihin voidaan sijoittaa laitteistoja, jotka ovat levittäytyneet laajalle alueelle. PLC-pohjaiset järjestelmät sen sijaan keskittyivät aluksi itsenäisiin koneisiin pienillä alueilla.

tilanne on muuttunut, kun yksinkertaisista koneista on kehittynyt erittäin monimutkaisia tuotantolinjoja tiiviisti verkottuneissa laitoksissa, ja operaattorit ovat kiinnostuneet käyttämään hajautettuja oheislaitteita, jotka voidaan yhdistää nopeisiin kenttäväyläjärjestelmiin ja jotka tarjoavat tarvittavan kaistanleveyden, jotta voidaan ottaa huomioon tuloksena oleva datatulva. Tämän seurauksena hajautettua älyä tarjoavat järjestelmät, kuten Beckhoffin CX-sarjan DIN-kiskoasennettavat upotetut tietokoneet, ovat nyt vallitseva vaihtoehto, joka mahdollistaa EtherCAT-pohjaisen I/o-järjestelmän suoran yhteyden. Lisäksi EtherCAT-viestinnän käyttöönotto kaikkialla antaa operaattoreille mahdollisuuden toteuttaa erittäin aikakriittisiä ja erittäin synkronoituja ohjausprosesseja hajautetuissa tuotantovaiheissa. Tähän sisältyy kyky integroitua keskitettyihin tuotannonohjausjärjestelmiin sekä tietojen analysointi ja prosessien optimointi.

PLC-järjestelmä, jolla on maksimaalinen innovaatiopotentiaali

järjestelmäarkkitehtuurin osalta edellä mainittu kehitys on jo tehnyt PLC-järjestelmistä hyvin samankaltaisia kuin prosessinohjauksen käyttäjiltä tutut etäohjausjärjestelmät. Erityisesti Industry 4.0-konsepteissa PLC-lähestymistapa on osoittautunut innovaatioiden edistäjäksi ja se on rakenteeltaan erittäin edistyksellinen, joka on selvästi parempi erityisesti suorituskyvyn suhteen.

kyse on ennen kaikkea esineiden internetin (IoT) visiosta, jonka vuoksi PLC-pohjaiset järjestelmät ovat viime vuosina omaksuneet joitakin hajautettujen ohjausjärjestelmien ominaisuuksia erityisesti integraatiovalmiuksien osalta. Tämä puolestaan on lisännyt tukea kehittyneille protokollille, jotka tarjoavat järjestelmien välistä tiedonvaihtoa esimerkiksi OPC UA: n pohjalta, mutta myös valvontatason ja pilvipalvelun väliselle viestinnälle protokollien, kuten MQTT: n ja AMQP: n kautta.

kun taas koneenrakentajat käyttävät näitä kykyjä teollisuuden toteuttamiseen 4.0 konsepti kokonaisuudessaan, prosessi insinöörit vaativat täysin integroituja ratkaisuja eri syistä. Niiden on katettava kaikki hierarkiatasot aina tiedonhankinnasta vaarallisilla alueilla maailmanlaajuisesti hajautettujen järjestelmien etädiagnostiikkaan keskitettyjen prosessinohjausjärjestelmien kautta. Tavoitteena on vähentää tarvittavaa määrää ylläpitäjiä ja huoltohenkilöstöä. Samalla kun tämä vähentää kustannuksia, se avaa myös uusia mahdollisuuksia tehdä järjestelmistä tehokkaampia ja luotettavampia laajojen diagnostiikka-ja analytiikkatyökalujen avulla.

Open & modulaarinen Automaatiotekniikka täydellinen ratkaisu

PC-pohjaisella ohjauksella Beckhoff tarjoaa ihanteellisen automaation työkalupakin kaikkien näiden vaatimusten toteuttamiseen täydellisenä ja integroituna ratkaisuna. Kun prosessiteknologian sovelluksiin on lisätty erityisiä innovaatioita, prosessi-insinöörit pääsevät nyt käyttämään samaa automaatiojärjestelmää, joka on jo pitkään todistettu konesuunnittelussa ja tehdasautomaatiossa.

PC-pohjaisen ohjauskonseptin avoimuus ansaitsee erityismaininnan, sillä kaikkien tärkeimpien väyläjärjestelmien tukeminen mahdollistaa Beckhoffin ohjaimien helpon integroinnin nykyisiin arkkitehtuureihin. Lisäksi tuotteiden pitkän aikavälin saatavuus ja taaksepäin yhteensopivuus tarjoavat parhaan mahdollisen investointisuojan ja takaavat erinomaisen varaosien tarjonnan. Esimerkiksi jopa ensimmäisen sukupolven EtherCAT-komponentit voivat edelleen kommunikoida uusimpien tuotteiden esittelyjen kanssa. Tämänkaltaiset edut tekevät myös olemassa olevien järjestelmien päivittämisestä helppoa ja edullista esimerkiksi pilviyhteyksien ja IoT-toimintojen lisäämisen avulla.

integroitujen ja avointen automaatiojärjestelmien hyödyt tulevat erityisesti esiin uusia laitoksia suunniteltaessa. Kenttätasolla Elx-sarjan EtherCAT-päätelaitteiden käyttö luontaisesti turvallisten kenttälaitteiden suoraan liittämiseen vähentää merkittävästi tilatarpeita ja siten kustannusvaatimuksia. Lisäksi erillisten turvaesteiden poistamisella saavutetaan selkeitä etuja asennuksen ja diagnostiikan kannalta. Din-kiskoasennettavat upotetut PC: t CX-sarjasta, joissa on jopa 12 suoritinydintä, mahdollistavat monimutkaisimpienkin ohjaustehtävien suorittamisen niiden korkean prosessointikyvyn ansiosta. Kattavat tuotesertifikaatit varmistavat räjähdyssuojavaatimusten noudattamisen ja mahdollistavat asennuksen lähelle varsinaista prosessia.

PC-pohjainen ohjaus yksinkertaistaa suunnittelua & käyttö

ohjaustasolla Beckhoffin hienosti skaalautuva teollisuustietokoneiden portfolio mahdollistaa räätälöidyt ratkaisut, joilla voidaan paitsi suorittaa monenlaisia ohjaustehtäviä, myös helposti integroida prosessinohjausjärjestelmiin. Tuki monille standardeille ja protokollille varmistaa järjestelmien välisen tiedonsiirron sekä korkeamman tason ohjaus-että kenttäjärjestelmätasolla.

kehittynyt TwinCAT HMI-ohjelmistoratkaisu mahdollistaa visualisointitehtävien toteuttamisen korkeimpien laitosten tehokkaan ja luotettavan toiminnan standardien mukaisesti. Lisäksi reagoiva TwinCAT HMI toimii yhtä hyvin mobiililaitteilla kuin teollisuuden ohjauspaneeleissa ja paneelitietokoneissa. Prosessien visualisointiin ja ohjaukseen vaarallisilla alueilla (vyöhyke 2/22) on saatavilla erityisiä laitteita, jotka ovat erittäin houkutteleva CPX-paneelisarja, jossa on uusinta teknologiaa, monikosketustekniikkaa ja vankat alumiinikotelot.

TwinCAT-toimintojen laajan valikoiman ansiosta koko laitoksen toiminnan suunnittelu ja tiedonsiirto korkeamman tason ohjausjärjestelmään tai pilvipalveluihin tulee erittäin intuitiiviseksi prosessiksi. Monet diagnostiikkavaihtoehdot ja liitännät, kuten TwinCAT FDT container for integrating field device drivers (DTM), takaavat nopean ja tuottavan käyttöönoton ja helpon pääsyn Beckhoffin ohjaustekniikan maailmaan.

Courtesy: Bechkhoff Automation