Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Решения, технологии, стандарты - статьи Ua.Automation.com

IO-Link и HART – последний метр интернета вещей

IO-Link и HART – последний метр интернета вещей
Шеннон Фус и Кевин Зомчек, Rockwell Automation
 
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. 
 
IO-Link для дискретных приложений
 
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.
 
HART – проводной и беспроводной – для процессных приложений
 
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.