Moduły I/O – USA

Badania dotyczące modułów wejściowo-wyjściowych pokazują, że czytelnicy Control Engineering chcą urządzeń modułowych, łatwych w obsłudze, odpornych na trudne warunki, mających wiele interfejsów analogowych, cyfrowych i sieciowych.
Czytelnicy amerykańskiego Control Engineering w ankiecie przeprowadzonej w styczniu wskazują trendy zmian urządzeń I/O. W ciągu 4 dni odpowiedzi udzieliło 506 respondentów, opisując łącznie 389 850 punktów pomiarowych, co oznacza, że średnio każdy z nich w swojej ankiecie zawarł opinię o około 770 punktach.
Najbardziej pożądana cecha modułów I/O to łatwość i swoboda konfiguracji punktów analogowych i dyskretnych. Użytkownicy podkreślają wagę ergonomiczności przejawiającej się możliwością łatwego podłączania przewodów, umieszczania modułów na szynie i rozbudowywania systemu. Nie mniej istotna jest także możliwość mieszania wejść/wyjść analogowych z dyskretnymi oraz możliwość diagnostyki i separacja optyczna. – Znalezienie odpowiedniej konfiguracjidyskretnych, analogowych i szybkich wejść/wyjść dla konkretnej aplikacji przy założonym budżecie jest zwykle głównym wyzwaniem – twierdzi Jeff Payne, product manager systemów PLC w AutomationDirect. – Producenci mają w ofercie moduły 32- lub nawet 64-punktowe. Im większe upakowanie, tym niższa cena – dodaje.
Jednym z przykładów jest maszyna do produkcji wałów korbowych i korbowodów Ingersoll CM Systems. – Dzięki nowoczesnym modułom I/O zaoszczędzono 60% kosztów potrzebnych na obsługę We/Wy – mówi Gary Munger, główny projektant sterowania w Ingersoll. – Oszczędności uzyskano dzięki mniejszej liczbie komponentów i wykorzystaniu ekonomicznych hubów Balluf IO-Link. Mniej komponentów to mniejsze prawdopodobieństwo awarii – mówi Munger.

Większość modułów I/O podłączonych jest do sterowników PLC. Ankietowani wskazali, że liczba modułów obsługiwanych przez PLC jest trzykrotnie większa niż liczba modułów pracujących w systemach DCS i podobnych. Uniwersalne interfejsy We/Wy, takie jak Universal Remote I/O Modules firmy Omega Engineering, pracujące w grupach do 31 jednostek mogą być podłączone do każdego PLC za pomocą RS-485. W prosty sposób montuje się je na szynę DIN, mają izolację optyczną i przy wymiarach 17,5x100x120 mm nie zajmują wiele miejsca.
Respondenci wskazują, że ponad połowa połączeń między modułami wykonywana jest za pomocą Ethernetu przemysłowego oraz Ethernetu. Rzadziej stosuje się protokoły sieci rozproszonych i protokoły niskiego poziomu, używane do komunikacji z czujnikami. Rozwiązania bezprzewodowe są również stosowane, jeśli wymaga tego aplikacja.

Simatic ET 200pro IWLAN firmy Siemens Industry znacznie redukuje ilość kabli i kosztów instalacyjnych, bezprzewodowo łącząc dowolne moduły i punkty pomiarowe. Odporna obudowa w wykonaniu IP67 może być – zgodnie z zapewnieniami Siemensa – montowana bezpośrednio na maszynie bez użycia dodatkowych osłon.
Niemal 1/3 respondentów wskazała, że używa modułów I/O wyposażonych we własną jednostkę przetwarzania danych. Nowe urządzenia I/O Eaton Logic Controller (ELC) mają procesor, który może wykonywać proste operacje logiczne. Rozproszone jednostki ELC mogą komunikować się przy użyciu protokołu EtherNET/IP, Modbus TCP, Modbus RS-485 oraz DeviceNet.
Notatki respondentów: planuj
Notatki respondentów dotyczyły producentów, cen, jakości, cyklu życia, sieci, zasilania i uziemiania, testowania itd.
Ankietowani radzą, aby wyborów dokonywać wraz z inwestorem, nie komplikując przy tym nadmiernie projektu i zostawiając miejsce na dodatkowe gniazda i moduły I/O. Przyjmij jakiś standard kablowania i oznaczania przewodów. Oceń, w jaki sposób najlepiej rozproszyć interfejsy I/O tak, żeby zminimalizować czas instalacji i testowania.
Określ wykorzystanie, lokalizację i wymagania inwestora, a także możliwe przyszłe plany rozbudowy. Planując rozmieszczenie urządzeń, miej na uwadze ostateczny wygląd systemu – jego punkty charakterystyczne, prowadzenie przewodów, dostęp do wybranych sygnałów w określonych miejscach itp.
Najważniejszym zagadnieniem w kwestiach sieciowych i diagnostyki jest – wg jednego z respondentów – „adresowanie urządzeń w sieci. Okazuje się, że prawie każdy producent ma w tej kwestii swoje wymagania. Bądź ostrożny i zwracaj uwagę na kompatybilność i łatwość komunikacji między urządzeniami.”
Zdalne punkty I/O przeszły od momentu wprowadzenia na rynek wiele modyfikacji w zakresie prostoty konfiguracji, prędkości odświeżania (teraz w czasie rzeczywistym) i cen. Poszukaj i skorzystaj z możliwości nowych protokołów komunikacji, w szczególności bazujących na Ethernecie – radzi kolejny ankietowany. Wybór urządzeń jest ściśle związany z protokołami komunikacyjnymi, jakie są przez nie obsługiwane, przyznaje Charlie Norz, product manager systemów I/O w Wago. – Niektóre moduły mogą komunikować się w więcej niż 16 protokołach – mówi Norz – i zaoszczędzają w ten sposób miejsce w maszynie.
W kwestii zagadnień związanych z cyklem życia respondenci wskazywali na konieczność pozostawienia miejsca na dalszą rozbudowę i sprawdzenia, jak długo będą produkowane i serwisowane dane urządzenia. Upewnij się także, że wsparcie techniczne i dokumentacja dostępne są w twoim języku. Możliwość programowania w językach normy IEC-61131-3 jest bardzo pożądana. ABB twierdzi, że moduły I/O AC500-eCo są łatwe w obsłudze, mają wiele interfejsów, a nadrzędny kontroler programuje się przy użyciu języków z normy.
Myśląc o zasilaniu i uziemianiu, pamiętaj, że problemów z szumami można uniknąć, wykorzystując zasilacze liniowe zamiast impulsowych. Zasilone i pracujące moduły I/O nie powinny być odłączane, powinny natomiast mieć izolację międzykanałową i niską moc strat. Bill McGovern, główny kierownik sprzedaży w Dataforth Corp., zwraca uwagę, że izolacja optyczna pozwala uniknąć problemu pętli mas. Przypomina także o zabezpieczeniach przeciw przekroczeniu dopuszczalnych napięć i zdolnościom do filtrowania sygnałów z czujników.
Artykuł pod redakcją mgr. inż. Łukasza Urbańskiego, doktoranta w Katedrze Automatyki Przemysłowej i Robotyki Wydziału Elektrycznego Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie