Automatyka - Sieci przemysłowe E-automatyka.pl - Portal dla Wszystkich Specjalistów z Branży Automatyki Przemysłowej

Sieci przemysłowe

Przemysłowy Ethernet przeznaczony jest do transmisji danych w trudnych warunkach. Służy do przekazywania wielu informacji takich jak alarmy kolizyjne, poziom hałasu w hali produkcyjnej, potrzeby procesów produkcji.

Trzy złote myśli:
- przemysłowy Ethernet wymaga odporności na kolizje komend,
- podczas projektowania przemysłowych sieci Ethernet należy brać pod uwagę niezawodność sieci,
- topologie sieci przemysłowych to: gwiazda, drzewo, linia i pierścień.

Ethernet to dobrze znana i powszechnie uznawana technika przesyłu informacji zarówno w domu jak i w biurze. Ostatnio sieci tego typu bardzo intensywnie rozbudowują się w zastosowaniach przemysłowych, np. w fabrykach. Warunki te są jednak zupełnie odmienne niż te w domu czy w biurze. Ten artykuł pokaże różnice między takimi sieciami, poprzez porównanie potrzeb komunikacyjnych, danych procesów oraz ochrony środowiska i sprzętu.

ŁĄCZMY SIĘ

Przemysłowy Ethernet posiada unikalne wymagania, których podstawą jest komunikacja dwukierunkowa. Aby to zrozumieć, wyobraźmy sobie, że wdrażamy system w zakładzie zajmującym się napełnianiem butelek. Przyjmujemy, że jest to fabryka nowego piwa AUTOMATYKA BEER. Proces napełniania butelek będzie zarządzany przez przemysłową sieć Ethernet.

Sieć działa bez zarzutu, ponieważ wykorzystuje potwierdzanie dostarczania wiadomości. W celu zilustrowania tego atrybutu powiedzmy, że nasze urządzenie rozpoczyna proces napełniania butelek naszym piwem na polecenie sterownika PLC. Sterownik PLC dodatkowo jest odpowiedzialny również za wysyłanie polecenia "STOP", kiedy butelka jest pełna. Jeżeli wiadomość nie dotrze do urządzenia wykonawczego sterownik PLC nie otrzyma polecenia potwierdzenia dostarczenia komendy i wyśle komendę ponownie. W potocznym języku taką sytuację nazywa się "utratą pakietu danych".

W warunkach biurowych, utrata pojedynczych pakietów danych rzadko jest rzeczą ważną. Jeżeli żądana strona jednorazowo nie otwiera się prawidłowo, wystarczy że użytkownik użyje opcji "Odśwież", aby strona załadowała się ponownie, tym razem poprawnie. W warunkach przemysłowych taka sytuacja nie może zostać dopuszczona, jako że nasze piwo rozleje się na podłogę, zanim ktoś ręcznie wyłączy urządzenie napełniające lub wygeneruje ręcznie duplikat komendy "STOP". System dwukierunkowy oszczędza materiały, pieniądze i czas.

W sieci przemysłowej równie ważna jest zdolność do wykrywania konfliktów. Jeżeli dwie komendy zderzą się ze sobą, sterownik PLC winien wysłać ponownie komendy do urządzenia wykonawczego do czasu, aż nie uzyska potwierdzenia dostarczenia przez urządzenie wykonawcze. Do tego czasu oczywiście urządzenie wykonawcze nie wykonuje procesu "STOP" i nadal napełnia butelkę naszym piwem. Jednak odpowiednia konfiguracja sterowników sprawia, że w końcu komenda zostaje dostarczenia do urządzenia docelowego, która realizuje polecenie. Wtedy napełnianie butelek dalej przebiega pod kontrolą i nikt nie musi płakać nad rozlanym... piwem.

W tym założeniu musimy przyjąć, że pracuje kilka lub kilkanaście dozowników, zaworów, czujników i sterowników PLC w naszej sieci. Operacje muszą być wykonywane z maksymalną wydajnością i precyzją, gdzie opóźnienia transmisji danych są jak najbardziej niekorzystne. Sieć domowa czy biurowa nie musi spełniać takich kryteriów, ponieważ nie ma tu zbytniej potrzeby wykrywania kolizji transmisji.

INNE CZYNNIKI
Koszty przestojów: Kiedy sieć w biurze ulegnie uszkodzeniu, występuje niedogodność, z powodu której pewne działania są niemożliwe do wykonania. Często jednak pracownik potrafi w jakiś sposób ominąć tą niedogodność, poprzez zmianę zadania, wykonanie zadania bez korzystania z sieci, lub przenosząc się do innej sieci, a więc dokonać alternatywnego sposobu osiągnięcia celu. Natomiast w sieci przemysłowej, przestoje są bardzo kosztowne. Linie montażowe pracujące w trybie ciągłym mogą być niezdatne do wykonywania swojego zadania, a zaburzenie procesów o krytycznych priorytetach prowadzi do utraty materiału i pieniędzy.
Weźmy na przykład fabrykę szkła hartowanego. Obróbka szkła od odlewu do procedury cięcia to proces długotrwały a liczba składowych poszczególnych drobnych procesów jest wysoka. Szkło jest ogrzewane, chłodzone, kontrolowane pod względem temperatury zgodnie z wymaganiami Klienta. Jeżeli linia produkcyjna gdzieś się zatnie, szereg tafli szkła z grupy procesów ulegnie zniszczeniu, jako że do wszystkich produkowanych tafli szkła naruszony zostanie proces technologiczny.
Kiedy projektujemy sieć przemysłową, musimy rozważyć opcje, które czynią sieć wiarygodną, co zazwyczaj niestety wiąże się ze wzrostem kosztów.

Bezpieczeństwo: W sieciach biurowych przesyłane dane są zazwyczaj ważne i poufne, dlatego też sieci biurowe muszą gwarantować bezpieczeństwo przed nieautoryzowanym użyciem. Tak samo jest w sieciach przemysłowych. Zagrożeniem dla bezpieczeństwa w środowisku przemysłowym jest ryzyko, że pracownik może złamać system przypadkowo i spowodować np. całkowite zatrzymanie procesu.

Różnice w hali produkcyjnej i sklepie: Nie spodziewajmy się, że w środowisku przemysłowym ktoś będzie pracował w eleganckich garniturach, drogich butach, jako że bardziej odpowiednie będą niebieskie dżinsy i buty z metalowymi zabezpieczeniami na palce. Analogicznie jest w sieciach przemysłowych - trzeba brać pod uwagę bardziej bezpieczeństwo niż wygląd. Przemysłowe switche, kable, połączenia muszą być odporne na trudne warunki przemysłowe.

TROSKA O ŚRODOWISKO
Temperatura: Ciepło i zimno, to dwa czynniki, które mogą mieć istotny wpływ na pracę sieci przemysłowej. Zimno jest szczególnie szkodliwe, jako że sprzęt i kable w niskich temperaturach mogą się uszkodzić, powodując ich zniszczenia lub ograniczenia wydajności. Wystarczy, że np. kabel podatny na niskie temperatury w miejscu przegięcia zacznie pękać wobec jego właściwości fizycznych polegających na kurczeniu sie w niskich temperaturach. Wysoka temperatura również jest szkodliwa, ponieważ izolacja zewnętrzna może ulec stopieniu, powodując luki w zabezpieczeniach oraz opóźnienia w transmisji.

Substancje chemiczne mogą powodować zmiany strukturalne w osłonach przewodów, co powoduje skrócenie żywotności przewodów i pogorszenie wydajności. Niektóre rozpuszczalniki mogą również wywierać wpływ na same przewody metalowe, jako że przenikają przez plastikowe osłony, tak więc osłony takie nie są wtedy efektywne.

Promieniowanie, zwłaszcza ultrafioletowe (UV) słoneczne może doprowadzić do odbarwiania i niszczenia osłony przewodów. Jednocześnie duża wilgotność pogarsza żywotność przewodów.

Warunki stawiane sieci przemysłowej są bardzo restrykcyjne, a sprzęt biurowy nie został stworzony do takich warunków. Podjęcie działań w celu fizycznej ochrony kabli i osprzętu może zminimalizować lub nawet wyeliminować negatywne skutki.

Pole magnetyczne generowane przez duże silniki i urządzenia pracujące na wysokich napięciach, mogą zniekształcać transmisje w sieci, przez co informacje przesyłane przez sieć mogą być przekłamywane.

Niektóre urządzenia, mogą generować wibracje, które mogą powodować uszkodzenia osłon kabli i rozłączanie się złączy, jeśli stosowane są nieodpowiednie. Do analizy takich potrzeb należy brać pod uwagę, co się dzieje w miejscu instalacji podczas normalnej pracy zakładu.

INNE ISTOTNE RÓŻNICE
Sieć przemysłowa niemal zawsze jest skonfigurowana w topologii gwiazdy. Sieć taka jednak ma wiele różnych opcji, aby móc dopasować odpowiednią. Topologie te to: gwiazda, drzewo, linia, pierścień.

Natężenie pracy: Urządzenia i osprzęt biurowy zaprojektowany na niskie natężenie pracy, dla podstawowego użytkownika. Urządzenia przemysłowe występują dla różnych poziomów natężenia pracy tak więc występują urządzenia i osprzęt na ciężkie i lekkie typy.

Kable: Kable są klasyfikowane jako ciężkie i lekkie. Lekkie kable przemysłowe są wykonane w nieco lepszej jakości niż zwykłe kable biurowe. Niekiedy wystarczają kable przeznaczone do biura, ale tylko w niektórych przypadkach. Kable ciężkie są znacznie bardziej kosztowne niż lekkie, dlatego są używane tylko wówczas, gdy jest to konieczne.

Złącza: Często w sieciach przemysłowych wystarczają zwykłe biurowe złącza, np. RJ-45. Standardowo jednak nie stosuje się biurowych złącz, a stosuje się złącza o wyższej wytrzymałości. Oczywiście koszty złączy do ciężkich warunków również są wyższe.

Sieci Ethernet szybko stają się znanymi i stosowanymi rozwiązaniami w fabrykach. Koszty, ilości przesyłąnych danych a także poprawa szybkości transmisji na magistrali zwraca się wielokrotnie. Sieci przemysłowe są w stanie skutecznie radzić sobie w trudnych warunkach.

John Rinaldi (tłum. Sebastian Czarnecki)
Na podstawie: intech

Inteligentny sposób na kryzys

Rachunki za media pochłaniają znaczną część domowego budżetu. Dlatego warto zainteresować się rozwiązaniami pozwalającymi nie tylko zmniejszyć ich wysokość, ale też racjonalnie zarządzać zużyciem energii.

2013-03-05

Automatyka domowa - Systemy sterowania

Sterowniki w odróżnieniu od napędu są elementem widocznym dla użytkownika. W tym przypadku nabierają więc znaczenia takie aspekty jak estetyka i ergonomia użytkowania. W zależności od liczby osłon okiennych czy wielkości budynku stosowane są różne systemy sterowań.

2013-02-21

Lżejsze, Szybsze, Mocniejsze: Faktyczne zalety siłowników Edbro serii CS

Od wielu lat seria CS hydraulicznych siłowników wywrotu Edbro, stosowana w zabudowach samochodów ciężarowych oraz naczepach, wyznacza standardy w zakresie redukcji wagi, szybkości pracy i ogólnej solidności. Nieustannie poszukujemy rozwiązań z producentami oraz użytkownikami pojazdów, które zwiększają efektywność każdego pojazdu. Nie dziwi więc, że seria CS jest jednym z najpopularniejszych siłowników na świecie. Ale jak na dojrzałym rynku zamierza Edbro utrzymać swoje siłowniki „Lżejsze, Szybsze, Mocniejsze”?

2013-02-21

Sieci przemysłowe

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Pozostałe artykuły z tej kategorii

W kategorii polecamy

Inteligentny sposób na kryzys

Automatyka domowa - Systemy sterowania

Lżejsze, Szybsze, Mocniejsze: Faktyczne zalety siłowników Edbro serii CS

Polecamy

Aktualności

Opisy produktow

Ciekawe wdrożenia

Raporty rynkowe

Gospodarka

Wywiad

Okiem komentatora

TOP10 - Popularne artykuly

Treść opini
Popis