Разпределени входно-изходни модули

АвтоматизацияСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 3, 2012

Разпределени входно-изходни модули

Осигуряват свободна топология на мрежата и намаляват разходите за окабеляване

  Разпределените (отдалечени) входно-изходни модули намират приложение в различни индустриални мрежи и притежават редица интелигентни характеристики, които спестяват време за инженеринг, подпомагат планирането на профилактиката и увеличават производителността, като едновременно с това намаляват инсталационните и оперативни разходи на предприятието.

Независими операции в отдалечени възли
Разпределените входно-изходни модули (remote I/O, distributed I/O) с интелигентни характеристики дават възможност за изпълнение на независими операции в отдалечени възли. Устройствата извършват локална обработка на постъпващите в тях данни, което намалява част от изчислителния товар на DCS, PLC или SCADA системата за управление в предприятието. Освен това предоставят възможност управляващият контролер да се изнесе далеч от промишления процес, като по този начин се гарантира неговата защитеност от агресивни среди, електромагнитни смущения или механични повреди. Отличават се с модулна архитектура, която позволява прецизна конфигурация и лесен монтаж.

Отдалечените входно-изходни модули правят възможна употребата на разпределена система от разпределителни табла и клемни кутии. Тази модерна и интуитивна технология позволява директно свързване на всички датчици и задвижки, без допълнителен хардуер за свързване. По този начин отпада окабеляването на полевите устройства между първото ниво клеми в разпределителното табло или клемната кутия и контролера, което значително намалява разходите в конвенционалните инсталации с контролери, спестява място, материали и труд.

Функционални характеристики на разпределените I/O
Интелигентните входно-изходни устройства непрекъснато следят и записват данните за функционалността и състоянието на различните видове сензори и изпълнителни механизми, свързани към тях, обработват постъпващата информация и идентифицират отклоненията от зададените параметри. Периодично или при поискване информацията се предава към отдалечени клиенти. Устройствата притежават и функции за самодиагностика - постоянно проверяват своята функционалност и докладват данните в мрежовата среда. Вградената им интелигентност улеснява планирането на поддръжката на машините и спомага да се сведе до минимум извънредното време за престой. Устройствата запомнят датата на последното техническо обслужване и събират работни данни, на базата на които предупреждават в случай на достигане на прагови стойности, например за брой на операциите, за времеви интервал или излизане на захранващото напрежение от границите. Данните за състоянието и производителността са налични по всяко време.

Вградена разпределена интелигентност
Ключова характеристика на интелигентните входно-изходни модули е възможността за опериране с входящите сигнали и вземането на логически решения според вида на информацията. По този начин се оптимизира комуникационната и контролната инфраструктура, нужна за поддържането на системата за автоматизация в предприятието. Отдалечените I/O модули не само спомагат за снижаване на разходите чрез намаляване на кабелите и системите за мониторинг (наблюдаващи контролни системи), но и подобряват надеждността и безопасността, тъй като контролът "на място" се реализира дори ако основната система за контрол и управление се повреди. Независимо от размера на системата, самостоятелната работа на интелигентните устройства осигурява значителни спестявания на труд и намаляване на риска от грешки в производствения процес.

Функционалността им включва още работни таймери и броячи за всяка входна точка, изчисляване на аналогови стойности и аларми. Устройствата имат вградени функции за ранно предупреждение, които позволяват планиране на техническото обслужване и предотвратяване на авариите. Предупрежденията включват: захранващо напрежение извън безопасния диапазон (следствие на повреден кабел или лошо свързване); излизане извън зададения интервал (времеви или брой на необходимите операции) на техническо обслужване, което показва необходимост от инспектиране и др.

Също така отдалечени входно-изходни устройства могат да измерват закъсненията между два входно-изходни сигнала с точност до милисекунди. Когато се надвиши предварително зададената граница, входно-изходният модул предупреждава, че производителността на машината е намалена вследствие на ниско захранващо напрежение или липсата на поддръжка.

Освен мащабиране и аларми, аналоговите входове имат вградено интегриране (например за изчисляване на обем на базата на аналогово измерване на поток) и изчисление на скоростта на изменение (например за предупреждаване, че дадена аналогова стойност се променя по-бързо от очакваното).

Взаимодействие с управляващата система
В решенията за индустриална автоматизация с отдалечени входно-изходни модули централната система за управление няма непосредствени контролиращи функции. Нейните задачи са сведени до задаване на работните параметри (времезакъснения, общо време за изпълнение на операциите и т. н.), задаване на режима на работа; следене на възлите на мрежата за аварийни ситуации и др. Всеки възел извършва самодиагностика и следи за валидността на данните. При откриване на проблем, като повреда в някоя част на модула или нередност в обекта на управление, управляващата система взема необходимите мерки. В случай че са налични резервни възли, то функциите на повредените могат да бъдат прехвърлени на тях.

Възможно е да настъпи претоварване или повреда на мрежата, както и отпадане на някой от възлите, при което управлението не може да се осъществи. Поради тази причина обикновено се взимат мерки работещата част от мрежата да реагира на подобни аварийни ситуации - обикновено модулът се изключва, т. е. всички управляващи сигнали към него се прекратяват. Ако повредата е настъпила в частта от веригата преди контролера, то той поема тази функция. Ако аварията е преди изпълнителния механизъм, тази задача съответно се поема от него.

Възможности за комуникация
Експлоатацията на отдалечените входно-изходни модули изисква пренос на информация на определено разстояние, поради което е необходимо да бъде изградена комуникационна среда, реализирана чрез средства за комуникация и управление на процесите, поддържащи информацията. Устройствата използват различни стандарти, за да комуникират с DCS, PLC или SCADA системата за управление в предприятието: серийни комуникационни стандарти (DeviceNet, PROFIBUS, CompoNet, MODBUS, INTERBUS, CANOpen, CC-Link) и Ethernet-базирани стандарти (CC-Link IP, TCP/IP, ProfiNet и др.).

Инсталация на устройствата
Съвременните отдалечени входно-изходни модули се предлагат в компактни, модулни и разширяеми конфигурации, с възможност за избор на различни начини за свързване (чрез винтови клеми, безвинтови клемореди или стандартни съединители), които улесняват инсталацията и поддръжката. Предназначени са за монтаж близо до обекта за управление. Характерно за някои от предлаганите системи е възможността за подмяна на модули по време на работа без повторно окабеляване и автоматично зареждане на настройките. Обикновено разпределителите се предлагат с широка гама аксесоари и различни степени на защита.

Почти всички предлагани на пазара устройства притежават възможност за автоматично идентифициране и включване в управляващия мрежов контур без необходимост от ръчно конфигуриране, както и възможност за периодично обновяване на фърмуера по съществуващата комуникационна среда. Тези свойства, както и високата скорост на обмяна на информацията, дават възможност за създаване на надеждни системи за управление, работещи в реално време.

Приложение
В ролята си на самостоятелни устройства за мониторинг и управление на промишлени процеси, разпределените входно-изходни модули намират приложение в процеси като опаковане, бутилиране, сглобяване, разпределение, производство на текстил, полиграфия, производство на полупроводникови прибори и т. н. Типичните им приложения включват складове или конвейерни системи, където трябва да се поддържа определена производителност като например високоскоростни опаковъчни машини и др.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top