Рынок, отрасль, люди - в интервью и репортажах Ua.Automation.com

 

Перед промышленными компаниями, желающими реализовать весь потенциал интернета вещей (ИВ), стоят существенные препятствия. В основном они состоят из миллиардов датчиков, исполнительных устройств и других КИП, находящихся за пределами досягаемости IP-протокола. Однако 2 инновационных технологии могут решить эту проблему, расширив объем операционных данных, повысив продуктивность и надежность благодаря ИВ.

 

«Последний метр» (по аналогии с «последней милей» телекоммуникационных технологий) может быть преодолен с помощью технологий IO-Link для дискретных приложений и HART, вместе с WirelessHART, для процессных приложений. Оба эти коммуникационные протокола работают с EtherNet/IP-сетями для соединения сенсоров с системами управления и информационными системами корпоративного управления.

 

Благодаря данным КИПиА, доступным через EtherNet/IP, промышленным процессам становится доступна информация, на основе которой можно достигать операционной эффективности, повышать производительность и реализовывать все преимущества ИВ. 

 

 

В развивающемся мире ИВ, компании хотят получить все больше и больше данных от каждого устройства. Однако, в дискретных приложениях (к примеру, упаковка, или автомобилестроение), где используется большое количество датчиков, экономически неэффективно заменять существующие КИПиА новыми устройствами с IP-функционалом. IO-Link был создан для создания экономически оправданного способа соединения на участке «последнего метра» между датчиками и системами управления для бесшовного потока информации.

 

В прошлом уже были попытки «оживить» эти датчики с помощью различных коммуникационных протоколов, таких как PROFIBUS или DeviceNet, что требовало подключения различных сетей к устройствам. Однако многие пользователи датчиков не поддержали эти усилия, так как они удваивали количество продуктов (сетевых и несетевых) требующих поддержки. Кроме того, это требовало изучения нового протокола – даже если он и требовался только для для небольшой части датчиков и передачи самых несложных данных. В большинстве случаев, кстати, так и было.

 

IO-Link стал подходящим компромиссом для этой дилеммы – предлагая доступ к огромному количеству информации за умеренные деньги и с возможностью работы в существующих IP-сетях.

 

Этот доступ к данным уровня устройств означает, что производственным процессам нет нужды слишком долго ждать возможности всех датчиков работать с IP для удовлетворения потребности в интеллектуальных устройствах. IO-Link предлагает простое решение для улучшения коммуникационных возможностей в рамках дискретного производства. IO-Link использует те же самые трехжильные проводники и может использовать то же конфигурационное ПО, что сейчас используется для сетей EtherNet/IP. Таким образом, передача данных от датчиков в IP осуществляется относительно бесшовно. Cледовательно, все датчики, установленные на оборудовании, могут поддерживать IO-Link, но только присоединенные к интерфейсу ведущего устройства IO-Link, смогут пользоваться диагностическими преимуществами технологии. Это устраняет необходимость в изучении нового протокола и ограничивает дополнительные расходы на те датчики, которые активно используют технологию IO-Link.

 

Для доступа к функциональности IO-Link с использованием тех технологий, что уже есть на предприятии, производители просто могут использовать карту IO-Link – вышеупомянутого ведущего устройства IO-Link. Многие датчики со встроенным IO-Link стоят и действуют так же, как стандартные датчики, уже используемые на предприятии – до подсоединения к ведущему устройству. Но соединение с ним «пробуждает» расширенную функциональность в датчике, давая пользователю доступ ко всем возможностям в области данных и настройки, которые может предложить IO-Link. Это означает, что у потребителей есть возможность устанавливать датчики IO-Link в качестве стандартных систем ввода/вывода сегодня и активировать функциональность IO-Link позднее – когда она станет нужной – без необходимости устанавливать новое оборудование или СКС. В конечном итоге, все это превращает IO-Link в отличное решение с обратной и перспективной совместимостью, как для поставщиков, так и для пользователей.

 

Кроме того, гибкость взаимозамены между стандартными датчиками и датчиками с функциональностью IO-Link дает пользователям возможность быть селективными – не всему оборудованию или датчикам нужна дополнительная диагностика. С помощью ведущего устройства IO-Link, пользователи могут выбирать, в каких датчиках активировать IO-Link, получая преимущества без перегрузки информацией. Хотя все устройства могут получить пользу от IO-Link, она нужна не везде. На самом деле, в среднем менее 20% датчиков типичного оборудования подвержены риску физического воздействия. Это именно те области, где дополнительная диагностика, предлагаемая IO-Link, будет наиболее полезной. 

 

С IO-Link пользователи получают доступ к новой информации, которая направляется от устройств через IP на более высокие уровни системы. В частности, это может быть диагностическая информация от датчиков, которые вышли из строя или работают не должным образом. Хорошим примером может быть мониторинг фотоэлектрического сенсора, расположенного рядом с операцией резки, из-за которой могут накапливаться различные остатки и загрязнять линзу. В настоящее время большинство машиностроителей используют сжатый воздух для того, чтобы периодически сдувать мусор с датчиков, вне зависимости от того, насколько грязными они являются. Датчик с функционалом IO-Link может информировать систему управления о необходимости использовать сжатый воздух или прислать кого-то из обслуживающего персонала для очистки сенсора – и только тогда, когда это надо. Это не только уменьшает время простоев, поскольку оптимизирует предиктивное ТО, но и уменьшает расход сжатого воздуха, уменьшая операционные расходы на оборудование.

 

В другом примере можно рассмотреть датчики приближения, используемые для обнаружения объектов, движущихся по конвейерной ленте. Допустим, объект или оборудование сталкивается с датчиком, и повреждает головку стандартного датчика – контроллер перестает получать информацию от датчика об обнаружении других объектов. Однако оборудование продолжит работу, а операторы не будут знать о том, что критически важные данные не собираются до тех пор, пока производство не будет прервано. Однако, если у датчика будет функционал IO-Link, он пошлет в АСУ ТП сигнал о том, что чувствительная головка датчика отказала. Диагностика – не прямое измерение, однако предупреждает систему о том, что данные больше недоступны. Опять же, техники смогут быстрее обнаружить неисправный датчик для немедленной замены.

 

 

Перспектива доступности данных от КИП в рамках всего предприятия для процессных приложений с использованием HART c нами уже несколько лет. Однако, для многих сценариев проводные соединения устройств могут быть весьма непростыми. Например, на рудниках, или фермах резервуаров, которые тянутся на многие километры, проводные соединения типа точка-точка будет очень сложно, долго и дорого создать. Особенно, если есть особые требования по надежности и резервированию.

 

Эти географические и организационные сложности привели к необходимости в технологии с большИм радиусом действия. WirelessHART стал хорошим ответом на эти запросы, обеспечив беспроводные соединения с датчиками, измеряющими давление, температуру и объемы в процессных приложениях.

 

Шлюзы WirelessHART поддерживают IP в различных вариантах, включая EtherNet/IP. Аналогично с другими беспроводными сетями, существующие устройства могут быть превращены в  WirelessHART для создания надежной инфраструктуры, обеспечивающей отличные коммуникационные возможности и огромные массивы новых данных.  

 

WirelessHART обеспечивает более высокую гибкость в различных приложениях, наряду с мониторингом и диагностикой устройств. К примеру, если труба пуста в тот момент, когда она должна транспортировать продукт, сенсор предупредит оператора о ситуации, вместо того, чтобы сообщать о неправильных показаниях расходомера. Это позволит оператору классифицировать нештатную ситуацию как операционную проблему, а не проблему, требующую обслуживания измерительного оборудования.

 

Аналогично IO-Link, диагностика не является прямыми измерениями. Датчики в HART устройствах дают «внутреннюю перспективу» оборудования, информацию, которая может быть использована для проактивного ТО. Это не только повышает надежность процесса, безопасность на предприятии и защиту данных, но также снижает расходы на ТО и потери от незапланированных простоев.

 

Устройства HART также бесшовно работают с EtherNet/IP в стандартных IP-сетях, обеспечивая полную совместимость. До этого, данные от устройств попадали только в систему АСУ ТП, однако теперь данные из цехов могут направляться куда угодно в рамках всего предприятия, обеспечивая операторам новые ценные возможности.

 

Доступность таких данных оптимизирует все аспекты операционной деятельности – от устранения проблем с оборудованием в цеху до принятия решений об объемах выпуска на уровне бизнес-менеджеров.

 

IP-соединения с промышленной системой управления через шлюз –IO-Link или HART – реализуют «последний метр» на пути к полевым устройствам. Эти две сети позволяют промышленным операторам соединяться с IP-сетями настолько бесшовно, насколько возможно – готовя предприятия сегодняшнего дня к будущему промышленного интернета вещей.