Развитие технологий и расширение автоматизации процессов требует совершенствования и увеличения средств управления (контролирующих элементов, разнообразных датчиков и прочего).
Также в настоящее время все больше используются средства обмена информацией через сетевые устройства, включая IP-телефонию и управление процессами с использованием компьютерной сети. Для максимально точной и быстрой передачи сигнала применяют современные кабели (медные или оптоволоконные).
Коммуникационные сети могут строиться на одной из технологий пакетной передачи данных для промышленных сетей FIELDBUS, ETHERNET или других. Технология FIELDBUS, чаще всего, применяется в обрабатывающей отрасли и в основном в тяжелых направлениях: атомная промышленность, нефтепереработка, электроэнергетика и тому подобные.
Промышленный ETHERNET изначально разрабатывался для передачи значительных объемов информации и вначале использовался для обмена информацией на уровне офисного управления, но в настоящее время активно начинает применяться на автоматизированных производственных линиях, например, в пищевой промышленности.
В заводских или фабричных системах автоматизации эти две технологии могут использоваться одновременно. Для передачи данных необходимо использовать специальную проводку, обособленную под данный протокол передачи данных и при этом соответствовать производственной линии.
При этом кабель должен быть защищен термостойкой и защищенной от масла изоляцией, быть гибким, помехоустойчивым и надежным. Переход на оптические провода был обусловлен необходимостью увеличения длины отдельных сегментов без применения повторителей.
Основные технологии Fieldbus для автоматизации технологических процессов
Промышленная система FIELDBUS включает целое семейство протоколов для компьютерных сетей. Конкретный способ подключения оборудования определяется заводом-изготовителем.
Определяющим критерием выбора конкретной системы является стоимость установки и обслуживания при обеспечении устойчивой и быстрой работы системы. К наиболее известным и признанным системам можно отнести следующие:
- PROFIBUS® DP. Был создан на основе спецификации FIELDBUS в рамках исследовательского проекта в форме открытого ПО и предполагает удаленное управление оборудованием. Это одна из самых популярных шин, которая максимально востребована в обрабатывающей промышленности, но часто используется и в других отраслях. Позволяет высокие скорости обмена данными, значительную длину соединяющих оборудование кабелей. По этой причине производителями часто под нее разрабатывают оборудование и приборы промышленной автоматики. Стандартно применяется специальный двужильный кабель.
- CANopen. Изначально разрабатывался под автомобильную промышленность. Имеет открытый протокол, позволяющий подключение дополнительных приборов. Основная идея разработки стандарта: подключение каждого прибора одним набором проводов и свободный обмен информацией с другими устройствами. Предусматривает широкий перечень инструментов контроля и предупреждения сбоев. Применяется в основном для процессов сборки и перемещения, а также компьютерной диагностики автотранспорта. В США известен как стандарт DeviceNet.
- CC-Link. Также как две предыдущие имеет открытую архитектуру и предоставляет огромное множество сетевых совместимых технологий и продуктов. Компания создавшая протокол активно сотрудничает с другими в области промышленной автоматизации.
Кроме вышеперечисленных, существует много различных коммутационных профилей для промышленного использования, среди них можно упомянуть FOUNDATION Fieldbus, которая имеет ряд преимуществ и позволяет перенести часть функций управления на уровень датчиков.
Также широко используются: Modbus, INTERBUS, P-NET, ControlNet и некоторые другие. Каждая имеет свои особенности и область применения. Эти протоколы обеспечивают высокую точность и надежность управления сложнейшим оборудованием в самых разных условиях эксплуатации.
Основы технологии промышленного Ethernet
В условиях массового внедрения средств автоматизации во всех областях промышленности, потребовалось значительно увеличить пропускную способность и скорость передачи сигнала. Для промышленной автоматики необходимо оперативное управление в режиме реального времени. Поэтому потребовались новые технологические решения данной проблемы.
Кроме того, разные производители используют разные технологии связи продвигая собственные решения сетевой связи для управления и контроля процессов. Включение в сеть новых устройств промавтоматики сильно ограничивается за счет несовместимости оборудования и особенно в случае закрытых протоколов обмена данными.
Критически важной стала стандартизация технологий в области связи сетевых устройств. Одно из таких решений — промышленный Ethernet. Это связано с тем, что действующие АСУП применяют для связи сети Ethernet и протоколы TCP/IP, а информационные системы — технологии Internet.
Кроме того, использование Ethernet для промышленных систем упрощает передачу данных в АСУП для обработки, позволяет задействовать большой перечень совместимых компонентов и устройств, что значительно сокращает расходы.
На настоящий момент крупнейшие промышленные ассоциации содействуют внедрению Industrial Ethernet. В этих целях промышленные протоколы модифицируют, учитывая принципы Ethernet и TCP/IP. Для обеспечения высокой скорости обмена данными используется несколько современных протоколов:
- PROFIBUS & PROFINET: создавался для ускоренной передачи данных и управления автоматикой в промышленности. В настоящее время занимает лидирующие позиции. Основная ключевая идея работы — каскадный режим взаимодействия с периферийными устройствами.
- CIP: общий промышленный протокол, который поддерживается производителями по всему миру. Единая архитектура содержит полный набор приложений для автоматизации.
- Modbus TCP: модифицированный протокол Modbus RTU. Широко используется для электронных устройств с использованием TCP/IP.
- EtherCAT: протокол разработан и оптимизирован для автоматизации процессов в которых необходимо минимальное время обновления данных. Порядок передачи данных не зависит от последовательности связи устройств, так что возможна многоадресная и широковещательная передача данных.
- ETHERNET Powerlink: расширенный стандарт Ethernet с механизмами смешанного опроса и использованием технологии квантования времени Time slicing. Обеспечивает высокоточную синхронизацию и кратчайшие сроки передачи данных, которые передаются по разным каналам в зависимости от уровня срочности.
Специальные кабели для промышленных сетей Fieldbus и Industrial ethernet
От качества кабелей зависит качество всей сети, так как при самом совершенном ПО скорость трафика и качество взаимосвязана с сетью.
Кроме того, в промышленных условиях присутствует высокий уровень помех, значительные температуры, пыль и влажность, что также необходимо учитывать при выборе. По этой причине для Industrial Ethernet необходимо использовать экранированные или оптоволоконные кабели, обязательно использовать контуры заземления.
Компания ТМ Электроникс предлагает воспользоваться небольшой анкетой для точного выбора. Достаточно нажать на ответ, и вы перейдете в соответствующий раздел и сможете подробно ознакомиться с конкретным предложением.
1. Каким будет характер соединения:
- Кабели расположены неподвижно в кабельных лотках:
- - UNITRONIC BUS PB
- - ETHERLINE PN Cat. 5
- Кабель, перемещаемый время от времени, например, при перестановке панели управления: - UNITRONIC BUS CAN.
- Подвижное соединение, например, постоянный изгиб в цепной направляющей: - ETHERLINE FD
2. Будет ли кабель работать снаружи, подвергаясь воздействию УФ-излучения?
- Да, расположен на эстакаде: UNITRONIC BUS PA
- Да, но будет подвижным (в том числе зимой): ETHERLINE TORSION
3. Какие химические вещества будут контактировать с кабелем?
- Кабель может контактировать с маслом: ETHERLINE P
- Кабель будет регулярно мыться и дезинфицироваться, например, на предприятиях пищевой промышленности: ETHERLINE ROBUST
- Кабель должен быть защищен от контакта с кипящей водой или температуры до 100°C: ETHERLINE 105 plus
