2018年5月29日
工业I/O设备的角色一直在不断变化，因为工业一直在变化。几年前，只有少量的专有协议;这些协议被开放协议所取代;今天，以太网在工业部门越来越受欢迎。Wago自动化经理Derek Lane表示:“尽管工业以太网越来越受欢迎，但它远非一颗神奇的子弹。”“事实上，工业自动化不太可能只有一个单一的标准，这不仅是因为市场上有广泛的相互竞争的协议，而且因为每个业务都需要不同的I/O功能。必威bet“例如，以太网在短距离内可能更快，但在任何超过100米的地方传输信号将需要额外的增强。然而，有些现场总线可以通过电缆传输1200米的距离，而不会出现任何信号退化，因此统一I/O标准的想法可能还需要几年时间。”传统上，过程自动化体系结构涉及一个控制顺序、运动和I/O的大型主控制器。然而，这种系统可能会使更改生产线或增加或减少产能变得费力，而且随着今天生产线越来越多地需要在更短的时间内完成更小批量的生产，对更多自动化解决方案的需求是显而易见的。根据Lane的说法，满足更大的生产线灵活性需求的一个很好的解决方案是使用分布式控制，也称为模块化自动化，它依赖于更小、更经济的控制器，将任务细分为更易于管理的模块。这些模块配备了自己的智能来执行任务，减少对主控制器的依赖，并且可以在不影响周围其他人的情况下改变或调整部分过程。“在整个工厂中部署智能设备，可以将更多数据发送回控制室，这可以促进更有效的预测性维护，并提供更多优化机会。这就是工业4.0的本质。”这种解决方案允许生产线的某些部分放慢运行速度以减少能源消耗，或加快运行速度以缓解瓶颈，而不需要对整个生产序列进行漫长的重新编程。智能I/O的使用可以实现更智能、更敏捷的流程，不仅可以将流程和设备数据通信到控制室，还可以通信到工厂内的其他设备。Lane还发出了警告:“新的技术能力也带来了新的挑战，越来越多的设备现在正在使用云，如果由于任何原因无法访问云，这将是一个问题。安全性也成为一个更大的问题。下一代智能设备可能会为生产力、效率和可靠性带来巨大的新机遇，但目前仍有硬连线、闭环系统的一席之地。”适合用途西门子过程工业和驱动部门I/O产品营销部门的Alexander Kessler表示，分布式I/O用于从工业车间获取重要数据，目前的创新正致力于使其适应数字化企业日益增长的需求。必威官方登陆他说:“因为数字企业中的自动化需要能够自我组织和优化，设备必须具有智能和绝对透明的信息寻求行为。”远程I/ o记录测量数据，并将自动化系统的信号转发给执行器。在诊断、能源和质量数据方面，速度和灵活性对于实现机器和工厂状况的最高透明度是必要的。“除此之外，对测量技术的需求也在不断增长，特别是当涉及到模拟测量传感器以收集更高质量的数据时。与此同时，智能传感器的集成，例如通过IO-Link，正变得越来越重要，”Kessler继续说道。“整合价值链上的工作步骤是为了在工程、诊断和维护期间为用户提供支持——无论是为了避免布线错误，还是为了集中分配网络地址。I/ o的故障诊断必须允许立即纠正可能的错误。在最好的情况下，生产需要能够继续运行。”据称，SIMATIC ET 200分布式I/O有助于确保工厂的透明度，在详细的诊断、参数和识别和维护(I&M)数据的辅助下，工厂状况可以完全虚拟检索。大多数ET 200系统还具有IO-Link主模块，用于连接相应的传感器和执行器。这在传感器附近创造了更大的透明度。除用于获取能源数据的模块外，还可用于模拟和数字信号的高频采样模块，同时具有自动缩放功能。工厂透明度也是整个价值链无缝集成和数字化的先决条件。如果能够创建产品和生产的完美数字副本(数字双胞胎)，就有可能在完全虚拟的环境中运行模拟、测试和优化，这将大大减少物理生产的调试时间，从而有助于加快产品上市时间。灵活性、效率和质量可以在运营中得到提高，这是满足日益个性化的客户需求的必要条件。“随着速度和精度成为数字企业重要的计量要求，现在需要更多具有更高测量速率和分辨率的模拟终端。ET 200MP和ET 200SP分布式I/ o包括具有快速采样率和高分辨率的模块，使非常低的容错成为可能，”Kessler继续说道。为了实现快速控制，研制了一种具有短延时的高速接口模块。仅使用等时模式，就可以在全网范围内同时捕获I/O数据，几乎没有抖动。ET 200SP高速接口模块的周期时间为125µs，可用于非常快速和精确的控制任务，例如液压机的控制。结合相应的控制器，快速评估质量数据是可能的。“如今，工业4.0应用所需的现场数据都在控制器中处理。可以想象，在未来，实际生产过程中不需要的测量值和数据将直接转发到云端进行处理。凯斯勒继续说:“这种情况的几种可能性已经存在。例如，SIMATIC S7-1500控制器可以直接将数据发送到MindSphere，这是一个基于云的开放物联网操作系统。用于此目的的路由器和网关也直接连接到更高级别的IT系统或云。现场数据交换工厂自动化的生产链通常由来自不同制造商的设备组成。图尔克工厂自动化系统产品管理总监Olaf Ophoff表示:“直到最近，这种类型生产线的机器之间的数据传输通常采用I/O耦合实现，并且限制在少数位。”“然而，朝着智能和预测性生产链的发展，要求机器和控制器之间交换更多的信息，而不是简单的‘产品准备转移’或‘中转站准备接收’信息。“运营商通常使用基于条形码或RFID的识别系统进行数据传输。然而，对于许多产品类型来说，这太昂贵了，根本不可能。当两台要连接的机器使用相同以太网协议的控制器时，使用具有IP20保护的传统以太网网关。这些设备必须连接到控制柜，因此需要长时间的布线。”图尔克开发了一种新型I/O块模块，保护等级为IP67，首次实现了两个以太网网络之间的直接数据交换，而不需要控制柜。坚固的TBEN-L扳手是一个坚固的ip67级块I/O模块，它取代了机器的最后一个I/O模块，并作为生产线上下一个控制器的第一个从控制器。与传统的IP20以太网网关解决方案相比，这可以降低成本和布线工作。“有了这款产品，我们又从控制柜向现场迈进了一步，实现了智能生产过程的数据传输，甚至超越了单个以太网的限制，”Ophoff说，“当机器在客户处安装时，还节省了时间。为了将I/O级连接到控制器，通常只需要在现场总线或以太网系统中运行一根通信电缆和电源，而不是将几根单独的电缆连接到控制柜。外围到远程I/O技术的布线可以在机器制造商提前完成，因此将始终反映模块化机器制造的程序。除了I/O技术，图尔克还提供IP67 PLC控制技术。”Ophoff继续说道:“图尔克一直在将权力下放从控制柜进一步扩展到现场。由于TBEN-L扳手在主控机与主控机之间双向交换数据，因此不需要控制柜。因此，数据交换是在动作发生的地方进行的——直接在机器连接的现场进行。扳手充当两个控制器的从控制器，从而实现直接的主-主通信。数据随着产品通过扳手从一台机器移动到另一台机器。这使得信号和数据流可以在生产线上进行分支，完全符合工业4.0的原则。“图尔克一直在将权力下放从控制柜进一步推向实战，”继续说道。由于TBEN-L扳手在主控机与主控机之间双向交换数据，因此不需要控制柜。因此，数据交换是在动作发生的地方进行的——直接在机器连接的现场进行。扳手充当两个控制器的从控制器，从而实现直接的主-主通信。数据随着产品通过扳手从一台机器移动到另一台机器。这使得信号和数据流可以在生产线上进行分支，完全符合工业4.0的原则。
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