Ipari hálózatok az Advantech megoldásaival

Teljes vezérlés, skálázhatóság és egyszerű használat.

2022. július 07., csütörtök, 10:03

Címkék: Advantech áramelosztó hálózat hálózatfelügyelet hálózati infrastruktúra TME

Az ipar automatizálása már évek óta sokkal többet jelent, mint a gyártósorok egyszerű robotizálását. A modern megoldások lehetővé teszik a ma már összetett folyamatok automatizálását, a gazdaság szinte minden ágában: gyárakban, raktárakban, bányákban, átrakóhelyeken, kikötőkben, közinfrastruktúrában, mezőgazdaságban.

Ahogy fejlődik az automatizálásnak nevezett rendszer, úgy növekszik az igény a még nagyobb önműködő adatgyűjtő rendszerek felügyeletére, egyre növekvő számú érzékelővel és több (változatos!) aktuátor közötti szinkronizálással. Ugyanakkor a világpiaci verseny mellett egyre nagyobb az érdeklődés a skálázható megoldások iránt, amelyek nagymértékben kompatibilisek és könnyen modernizálhatók. Így alakult ki az úgynevezett „Ipar 4.0”, amely komputerizáláson és központosított vezérlésen alapul. Mára az olyan megoldások, mint a szerveren futtatott programmal vezérelt gépparkok vagy több száz eszköz szinkronkezelése szabványossá váltak, és nem csak a nagyvállalkozók számára fenntartott megoldások. Az „Dolgok Internete” (IoT) lehetővé teszi hatékony és költséghatékony (és ezáltal versenyképes) automatizálási rendszerek kiépítését még kis üzemekben és gazdaságokban is.

A TME katalógusából több ezer termék érhető el a legújabb ipari vezérlési rendszerek fejlesztésére. Ezek közül a termékek közül különös figyelmet kell fordítani az Advantech kínálatára – a tajvani gyártó az ipari hálózatokra és kompatibilis vezérlő- és felügyeleti modulokra specializálódott. A gyártó kínálata tökéletesen szemlélteti az ipari forradalom negyedik korszaka által hozott lehetőségek tárházát. Vessünk egy pillantást az Advantech termékeire – a hálózatépítéshez szükséges alkatrészektől a vezetői modulok széles választékáig.

Hálózati infrastruktúra

Minden Smart Factory megoldás, azaz az „intelligens” gépparkok, amelyek központosított adatkezelési és adatgyűjtő rendszeren alapulnak, az ipari hálózati infrastruktúrát használják. Még a legújabb termékek esetében is az alapvető kommunikációs interfészeket az Ethernet és soros kapcsolatok (sőt még a Wi-Fi) és az általánosan használt protokollok, mint a Modbus/TCP vagy az RTU jelentik. Ez elsősorban azért van, mert nagy kompatibilitás szükséges. Éppen ezért az Advantech számos megoldása lehetővé teszi az alapmodulokkal való kommunikációt ezen szabványok használatával.

Ethernet kapcsolók

Az automatizálási rendszerek Ethernet hálózatra építésének nagy előnye a skálázhatóság. Ennek a módszernek köszönhető a kábelezés alacsony költsége és a változatos kommunikáció lehetősége ugyanazon csatlakozások használatával. Ilyen módon a felhasználók folytathatják a már meglévő rendszer fokozatos korszerűsítését vagy bővítését. A hálózat létrehozásának legegyszerűbb eszközei a kapcsolók – azok a nem kezelhető egységek, amelyek az adatcsomagok vevők felé történő elosztásáért felelősek. Az ilyen típusú eszközök ismétlőként is működnek – erősítik a jelet, lehetővé téve a vezetékes kommunikáció távolságának meghosszabbítását.



A kapcsoló univerzális tápcsatlakozóval rendelkezik csavaros kivezetések formájában

Az Advantech termékei ipari körülmények között történő használatra készültek. Működhetnek széles tápfeszültség tartományában (pl. 12V-tól 48V DC-ig), és immunisak a feszültségcsúcsokkal szemben. Robusztus házzal rendelkeznek, DIN-sínre szerelhető, vagy speciális rögzítőelemekkel szerelhetők fel és jó hőtűrés is jellemzi őket. Bizonyos modellek további előnye, hogy kompatibilisek a PoE technológiával, azaz a Power over Ethernet technológiával. Ennek a technológiának köszönhetően lehetőség nyílik az átviteli vezetékek elektromos terhelések tápellátására történő felhasználására, ami jelentős megtakarítást tesz lehetővé, különösen a nagy területen elszórt, számos terminált magában foglaló rendszerek esetében – maga a hálózati telepítés lehetővé teszi nemcsak a telepítés elemeinek felügyeletét, hanem azok áramellátását is.

Az ipari automatizálás, különösen a tárgyak internete jelenlegi ismerete természetesen nem korlátozódik a gyártósorok vezérlésére vagy a raktárak felügyeletére. Ehhez a területhez tartoznak a közterületeken (pl. a közúti forgalomra vonatkozó adatok gyűjtése), az épületautomatizálásban, valamint a mezőgazdaságban használt termékek is.

Az IoT ipari eszközökre jellemző egyik technológia az LPWAN (Low-Power Wide-Area Network), egy 1 GHz alatti rádiófrekvenciát használó vezeték nélküli hálózat. Nem kínál nagy áteresztőképességet (akár 50 kb/s), de nagy hatótávolság (akár néhány kilométer) és nagyon alacsony fogyasztás jellemzi. A WISE-4210-NA hozzáférési pont például 64, vezeték nélküli érzékelővel teszi lehetővé a kapcsolatot – amelyek mindegyike egyetlen 3,6 V-os Li-Ion cellában (AA formátumban) felhalmozott energia felhasználásával, akár 5 évig is üzemelhet, és akár 5 km-es távolságon keresztül továbbíthatja az információkat. A WISE-4210 lekéri ezeket az adatokat, és továbbítja – Azure felhőszolgáltatások vagy egy saját szerver segítségével – az informatikai rendszer általi további feldolgozás céljából.

A Wi-Fi vagy LTE-hálózatokat használó alapmodulok bonyolultabb vezeték nélküli kommunikációs módszereket kínálnak. Nagy előnyük az önálló működés lehetősége adataggregációban. WLAN-on vagy mobilhálózaton alapuló vezeték nélküli átviteli módszerekkel működnek (ebben az esetben nem szükséges saját kábeles infrastruktúra fejlesztése). Nagy területeken működő rendszerekhez készültek, mint például konténerparkok, fotovoltaikus mezők vagy nagyobb gazdaságok. Használhatók információgyűjtésre (pl. metrológiai és energiaérzékelőkről), valamint vezérlésre. Egy sor szabványos megoldással működnek együtt, mint például az MQTT protokollok vagy a JSON formátum (amelyben az összegyűjtött adatok egy kiválasztott hálózati szolgáltatáshoz továbbíthatók). A bemeneti/kimeneti modulok egy univerzális alapeszköz-aljzathoz csatlakoznak a vezérlőeszközök számára, amelyek a test alján találhatók. Ez lehetővé teszi tipikus jelekkel vezérelt érzékelők vagy végberendezések csatlakoztatását – ezért ezek univerzálisak, ráadásul nyílt szabványokon alapulnak, nagy szabadságot biztosítva a telepítés megtervezésében.

A vezetékes hálózatokhoz az Advantech egy sor modult gyárt, amelyek megkönnyítik a bővítést és az egyedi igényekhez való igazításukat. Ide tartoznak a moduláris konverterek amelyek a népszerű jeltípusok és kommunikációs protokollok, például USB, GPIB, TTL, adatátvitel közötti átmenetre szolgálnak optikai szálkötegekkel. A gyártó kínálata tartalmazza még a LoRaWAN átjárókat (long range) és a Modbus átjárókat, amelyek lehetővé teszik más szabványú eszközök csatlakoztatását Ethernet hálózatokhoz.

Az Advantech emellett kiváló minőségű (LAN és LTE) routereket is gyárt, amelyek lehetővé teszik elosztott hálózatok építését, az alközponttal való kommunikációt interneten keresztül. Ezek az eszközök robusztus, fém házakba vannak tervezve, DIN-sínre vagy közvetlenül a falra szerelve. Széles hőmérséklet-tartományban működhetnek (például nem fűtött, távoli épületekben).

RS-485 modulok az ADAM-4000/4100 sorozatból

Az ipari hálózatoknak nem kell Ethernet-kapcsolatokon alapulniuk – sok esetben költséghatékonyabb lehet a bevált, ipari szabványok választása. Az ADAM-4000/4200/4500 sorozat jó példa az Advantech modulokra, amelyeket magas szintű kompatibilitásra terveztek. Az RS-485 soros buszt használja a kommunikációhoz, és lehetővé teszi a bemeneti/kimeneti portok távoli kezelését különböző technológiák segítségével (modelltől függően). Az ilyen típusú megoldások analóg és digitális bemeneteket/kimeneteket biztosítanak, elérhetőek az átviteli vonal maximális hosszát növelő átjátszók, számlálók, valamint konverterek formájában, amelyek támogatják az RS-232, RS-422 ill. USB szabványokat, sőt az optikai kommunikációt is.

Modul RS-485 átvitelhez optikai kábelen keresztül

Ez utóbbi ebben az esetben nem biztosítja a gyorsabb adatátvitelt, de a fénysugár közegen keresztül történő továbbítás megvédi az átvitelt az elektromágneses interferencia ellen, ami jelentős előnyt jelent az áramelosztó társaságok berendezéseinél vagy a jelentős ipari induktív terhelések mellett lefektetett létesítményeknél. Az ADAM-4500 sorozat tartalmaz még szerver soros portokat (2 vagy 3 port), amelyek feladata az RS-485 eszközök Ethernet hálózaton alapuló infrastruktúrához való csatlakoztatása.

Ipari számítógépek

Természetesen az olyan népszerű kifejezések, mint az „Ipar 4.0” és a Smart Factory többnyire a komputerizáláshoz kapcsolódnak. Ez nem mindig helyes, mivel az IoT megoldások elsősorban autonóm modulok használatán alapulnak. Ennek ellenére általában egy számítógép, vagy egy távoli szerveren vagy felhőben futó program szolgál a teljes rendszer kezelésére, vagy legalábbis a működésének felügyeletére. Az ipari számítógépeket gyakran használják a gépek működésének közvetlen felügyeletére, érzékelőkről adatgyűjtésre stb. Az ilyen megoldások egyik előnye a rugalmasság – egy ilyen számítógép használata egyszerű (nem tér el a normál laptoppal való munkavégzéstől), és szoftverei (a könyvtárak és meghajtók elérhetősége miatt) minden bizonnyal minden informatikus kompetenciájában megtalálhatók, mivel nem igényli konkrét gyártó saját megoldásainak mélyreható ismeretét.

Az Advantech ipari számítógépei kompakt egységek, amelyeket 64 bites architektúra processzor, Intel Core és Intel Atom sorozat hajtanak meg. Ez biztosítja a magas szintű kompatibilitást – támogatják a Windows-t (a gyártó a Windows 10 használatát javasolja) és a Linuxot – itt javasolt a gyártó saját verziója, az AdvLinux használata, amely a népszerű Ubuntu disztribúción alapul. Ezek a számítógépek tipikus ipari portokkal vannak felszerelve, mint például GPIO-csatlakozó CAN-buszhoz, RS-232 és RS-285 busz, Ethernet, USB 3.0 és HDMI/DisplayPort aljzatok, valamint vezeték nélküli kommunikációs modulok (a konfiguráció a modelltől függ). Ezek miniatürizált termékek, bordázott fedéllel ellátott (hűtőbordaként működő) házakba zárva és passzívan hűtve. A tápvezetékkel kapcsolatos követelmények a kiválasztott terméktől függenek, egyeseknél ez csak 12V DC lesz, míg mások széles feszültségtartományban (pl. 10V-30V DC) működnek. Az Advantech HDMI/DP/VGA bemenetekkel felszerelt érintőképernyőket is gyárt. Intuitív, összetett gépi interfészek építésére használhatók – ipari körülmények között is hatékonyan alkalmazhatók magas behatolás elleni védelmi fokozatuknak (IP66) és mechanikai ellenállásuknak köszönhetően. 12,1 hüvelyk és 21,5 hüvelyk közötti átlójú változatokban kaphatók.

USB modulok – hubok, jel ki- és bemenetek

Felmerül a kérdés – hogyan lehet a fent leírt kompakt ipari számítógépeket érzékelőkkel, vezérlőkkel stb. összekötni. Nos, a válasz egyszerűbb, mint gondolnánk.

Az USB-csatlakozó további csavarral van rögzítve a modul aljzatához

Az USB, bár továbbra is elsősorban a fogyasztói piachoz kapcsolódó kommunikációs szabvány, széles körben használják az ipari hálózatokban is. Sokoldalúsága és nagy kapcsolati sebessége miatt igazán népszerű. Az USB-4700 sorozat bemeneti-kimeneti moduljainak használatával a számítógép integrálása az automatizálási rendszerbe olyan egyszerű, mint egy hagyományos nyomtató csatlakoztatása. Ráadásul az ebbe a csoportba tartozó termékek összetett funkcióval rendelkeznek: analóg és digitális I/O vonalakat, valamint számlálócsatornákat biztosítanak. Tápellátásuk közvetlenül az USB interfészről történik. A telepítés USB-4600 sorozatú hubok használatával bővíthető.

Mindezek a termékek csavaros kapcsokkal vannak felszerelve, amelyek garantálják a robusztus kapcsolatot a kábel és a modul között, még ütés vagy rezgés esetén is. A jelvezetékek a sorkapcsokhoz vannak vezetve; maguk a házak fali vagy VESA tartókonzolok segítségével szerelhetők fel. Hasonlóan a fent leírt megoldásokhoz, az Advantech USB interfészek és hubok fontos előnye, hogy jól tűrik a nehéz munkakörülményeket, nemcsak mechanikai, hanem környezeti, pl. -20°C és 70°C közötti hőmérsékletet, valamint akár 95% páratartalmú levegőt.

PCI interfész kártya

Természetesen egy „hagyományos” számítógép/szerver, amely bármilyen kiválasztott alaplapra, processzorra és egyéb alkatrészekre épül, használható ipari vezérlőként. Az Advantech számos megoldást kínál, amelyeknek köszönhetően egy ilyen eszköz az automatizált rendszer ipari komponenseivel való együttműködésre illeszthető. Erre a célra PCI és PCI Express interfész kártyákat biztosítunk.

A PCI-1700 és PCIE-1800 sorozat analóg bemeneti kártyái gyors mintavételezési sebességet kínálnak 125M (ami másodpercenként 125 millió mintát jelent) és 12- vagy 16-bites felbontást. A nagyszámú jelen alapuló adatösszesítést igénylő alkalmazások esetében érdemes megfontolni a PCI-1713U kártyák, alkalmazását, amely még bár alacsonyabb mintavételezési frekvenciával (100 ks/s) rendelkezik, akár 32 analóg vonalat is támogathat. A kártya egyetlen, többeres D-Sub vezetéken keresztül csatlakozik egy DIN sínre szerelt szorítókapocshoz – így a számítógép könnyen leválasztható a vezérelt gépről, ami felgyorsítja a karbantartási munkákat, még a komplex vezérlés telepítése esetén is. Az analóg kimeneti kártyák, amelyek akár 32 önálló vevő vezérlését teszik lehetővé, szintén elérhetők a TME-nél. Ezenkívül a PCIE-1800 sorozat jelgyűjtő bővítőmodulokat is tartalmaz, amelyeket magas, 24 bites felbontású, rezgéseket mérő vagy akusztikus érzékelőktől származó adatokat elemző eszközökhöz terveztek.

A fent említett termékeken kívül az Advantech kínálata bemeneti kártyákat és digitális kimeneti/bementi kártyákat, beleértve a leválasztó komponensekkel felszerelt áramköröket is tartalmaz. Ezek a termékek 8-64 GPIO vonal támogatására használhatók, és különböző feszültségtartományokban működnek (akár 5...40V DC jelekkel is). Ezenkívül relé változatokban is kaphatók, lehetővé téve a viszonylag nagy terhelések szabályozását (pl. 2A, 250V AC) közvetlenül a számítógép PCI-nyílásából. Megjegyzendő, hogy a fent leírt termékek többségéhez DIN-sínre szerelhető sorkapcsok állnak rendelkezésre..

A piacon elérhető alaplapok, még a szerverek is, ritkán vannak felszerelve soros busz csatlakozókkal és egyéb ipari szabványoknak megfelelő portokkal, hacsak nem kifejezetten ipari alkalmazásokra szolgálnak. Itt is jól jönnek az Advantech megoldásai. A gyártó PCI-kártyáihoz RS232/RS422/RS485 soros porttal felszerelt adapterek tartoznak, amelyek lehetővé teszik a szigetelt csatlakozást CAN hálózathoz és a GPIB interfészhez. Egy másik tipikus ipari komponens példa, amely bármely PC-számítógép kiterjesztése lehet, a PCI áramkör 8 csatornás, 16 vagy 32 bites számlálóval. A nagyfrekvenciás jelek hardveres támogatása és a konfigurálható megszakítások generálásának lehetősége hasznos funkció lesz a valós időben működő komplex vezérlőknél. Lehetővé teszi a CPU tehermentesítését, és ezáltal hatékonyabb automatizálási programok végrehajtását. A többfunkciós PCI/PCI-E kártyák ugyanezt a célt szolgálják. Nagy kompatibilitásra és nem szabványos jelek működését igénylő rendszerekre tervezték. Ezek a termékek számlálókkal, konverterekkel (ADC és DAC), valamint FIFO memóriával vannak felszerelve.

Itt érdemes megjegyezni, hogy a többfunkciós bővítőkártyák PC/104 szabványban is elérhetőek.  Ez a kompakt számítógépes rendszerformátum lehetővé teszi az egymást követő modulok láncba fűzését (egymás tetejére rakva), és gyakran használják korlátozott helyű berendezéseknél.

ADAM-5000 vezérlő sorozat

Természetesen egy ipari számítógépnek, amelyet egyetlen gép vagy korlátozott számú szenzor/vevő vezérlésére használnak, nem kell hatalmas számítási teljesítménnyel rendelkeznie – különösen, ha olyan funkciót lát el, amelyet hatékonyan végrehajthat egy sor felügyeleti alkatrész egy vezérlőszekrényben elhelyezve. Másrészt könnyebb átprogramozni (sőt modernizálni vagy bővíteni) egy számítógépet – ezért vonzó alternatíva lehet az ipari folyamatok irányítói számára. A két kifejezés kombinációjának, vagyis az alkalmazkodóképességnek és a kompakt/moduláris felépítésnek egyesítésére az Advantech kifejlesztette az ADAM-5000 sorozatot. Ezek Cortex M4 processzorokon alapuló autonóm egységek.

A készülék magja egy kompakt házban elhelyezett integrált alaplap, amely CPU-val, működési memóriával, Ethernet portokkal és DB9 csatlakozókkal rendelkezik az RS-232 és RS-485 interfészekhez (az egység natív támogatást nyújt a Modbus protokollhoz). A vezérlő testén rögzítési és szellőzőnyílások találhatók. Ez egy teljes ház bővítőkártya aljzatokkal (pl. analóg és digitális bemenetek/kimenetek stb.). A kívánt modulok felszerelése és a használaton kívüli nyílások letakarása után az igényeinknek megfelelő vezérlőt kapunk – teljesen konfigurálható és programozható, bővíthető, és egyben gépparki körülmények között is felszerelhető.

Önálló és kooperatív modulok

A fent leírt termékek komplex megoldások létrehozására, kiterjedt korszerűsítésre vagy teljesen új vezérlési rendszerek létrehozására szolgálnak. A valóságban a hálózati megoldások tömeges megvalósítása nem mindig lehetséges. Ugyanez igaz a vezérlőrendszerek bővítésére is, még akkor is, ha azok kezdettől fogva Etherneten vagy soros infrastruktúrán alapulnak. Ezért kínál az Advantech egy sor kisebb modult, szigorúan meghatározott funkciókkal. Ezek az eszközök bármikor beépíthetők a rendszerbe, például fokozatos modernizáláshoz.

Leválasztó modulok

Az ipari környezet kihívása az ipari hálózati vállalkozók számára az induktív terhelések, például motorok stb. által okozott meghibásodások, feszültségcsúcsok és zavarok viszonylag magas kockázata. Egyetlen impulzus, amely a berendezésen keresztül terjed, számos problémát és drága meghibásodásokat okozhat. Itt jönnek jól az ADAM-3000 modulok, amelyek leválasztó funkciót teljesítenek, mivel elválasztják a hálózatot a potenciális veszélyektől. Ezeket a termékeket ellenállás-hőmérséklet-érzékelők (RTD), hőelemek és analóg vezetékek támogatására tervezték (minimális 10 mV-ig és maximum 10 V-ig működnek, szimmetrikus változatokban is).

 ADAM-3000 sorozatú leválasztó modul DIN sínre szerelve

A gyártó kínálatában a leválasztó alkatrészeken kívül egy sor olyan modul is szerepel, amelyeket különféle automatizálási elemekkel való kommunikációra terveztek. Ezek többek között a PID vezérlők, digitális és analóg bemenetek/kimenetek vagy számlálók Ethernet infrastruktúra használatával.

AMAX-5000 sorozat

Az Advantech egyik fejlettebb megoldása az AMAX-5000 sorozat kompakt, programozható vezérlői. Úgy tervezték őket, hogy lehetővé tegyék az EtherCAT protokollt támogató – azaz valós időben működő – komplex vezérlők felépítését, kompakt szerkezettel és DIN sínre szerelési lehetőséggel. Bármilyen, azonos hálózatra csatlakoztatott egység képes elvégezni a figyelő funkció. Az adatátvitelt az AMAX-5074 csatoló támogatja RJ-45 aljzatokkal. Mellette, a DIN-sínen elhelyezett többi bemeneti/kimeneti modul ehhez az eszközhöz csatlakozik (a ház oldalán található külön csatlakozó segítségével). A vezérlő moduláris felépítése lehetővé teszi összetett, testre szabott gépvezérlők építését. A termékek rugós sorkapcsokkal vannak felszerelve, ami még egyszerűbbé teszi a vezetékezést.

Az EtherCAT protokoll iránt érdeklődő ügyfeleknek fontolóra kell venniük az AMAX-4000 sorozatot is. Ebbe a csoportba tartoznak a DIN sínre szerelt digitális bemeneti és kimeneti modulok (leválasztottak is) – ezek a termékek lehetővé teszik az IoT megoldások egyszerű, lépésről lépésre történő megvalósítását vagy távvezérlést egy automatizálási rendszerben.

Szöveg: Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
CAREER WITH THE BMW GROUP

METROLOGY COORDINATOR (F/M/X)

SENIOR SPECIALIST FACILITY MANAGEMENT (F/M/X)

SHIFT LEADER MAINTENANCE (F/M/X)

TECHNICAL SHIFT LEADER PAINT SHOP (F/M/X)

Média Partnerek