Модули ввода/вывода
Системы ввода/вывода находят наибольшее применение в ПЛК; Ethernet и беспроводная связь входят в число пяти самых распространенных способов связи. Ожидается, что по сравнению с 2004 г. респонденты увеличат закупки.
Модули ввода/вывода (I/O-модули) чаще всего используются в качестве слота в ПЛК или как распределенные системы ввода/вывода. В последнее время наблюдается наибольший рост соединений слотов ПЛК. Пять верхних мест заняли следующие соединительные коммуникации: Ethernet, 4-20 мА, Mod-bus RS-485, DeviceNet и беспроводные протоколы. Согласно опросу, проведенному Control Engineering среди своих подписчиков, затраты на модули в последующие 12 месяцев будут такими же или даже превысят уровень текущего года у подавляющей части респондентов (94%).
Чтобы лучше понять предпочтения и потребности подписчиков в области модулей ввода/вывода, Control Engineering совместно с Reed Corporate Research проводил опросы в феврале 2006 г. и ранее, в декабре 2004 г. Были опрошены подписчики из разных отраслей промышленности, их мнения не совпадали.
Среди респондентов исследования в феврале 2006 г., которые составляют спецификации, формулируют рекомендации и/или приобретают I/О-модули, 74% делают это для потребностей производства, а 46% приобретают их для комплектации производимого оборудования. Результаты декабрьского опроса 2004 г. показали соотношение соответственно 81% и 41%.
По результатам опроса 2006 г. около 37% респондентов в основном используют устройства ввода/вывода как для непрерывного, так и для серийного производства, в то время как 16% упоминают только непрерывные процессы; 28% — дискретное производство, 13% — коммунальное обслуживание, 2% — только серийное и 4% — прочее. Если в 2004 г. примерно 45% респондентов в основном использовали модули ввода/вывода как для непрерывного, так и для серийного производства, то 23% упоминали только непрерывное производство; 16% — дискретное производство, 7% — коммунальное обслуживание, 5% — только серийное производство и 4% — прочее.
Виды модулей
В 2006 г. по объему применения (свыше 90%) среди модулей ввода/вывода верхнюю позицию занимают устройства с дискретными и аналоговыми входами и дискретными выходами. Это соотношение сохранится и в будущем году.
В 2004 г. аналоговый вход, дискретный вход, сетевой интерфейс, дискретный выход и аналоговый выход входили в число самых применяемых модулей ввода/вывода (свыше 90%) и ожидается также, что они останутся наиболее распространенными.
Показатели наибольшего (ок. 95%) и наименьшего (ок. 50%) процента использования в 2006 г. остались примерно такими же, как и в 2004 г. В этих крайних точках редко происходило смещение показателей более чем на 10%. ПИД перешел с 86% в 2004 г. на 74% в 2006 г., показатели для автоматического регулирования — 79% в 2004 г. и 68% в 2006 г. Блоки с сетевыми соединениями и блоки с встроенной логикой с 2004 по 2006 г. увеличились незначительно.
Области применения модулей ввода/вывода
В 2006 г. 81% респондентов применяют I/O-модули в ПЛК-системах, 59% вставляют их в ПЛК, 51% применяют в распределенных системах ввода/вывода, 46% используют смонтированные на DIN-рейке поставщиками средств управления на базе ПЛК, 35% — применяют в системах на базе ПК, 25% — в DCS-системах, 22% — смонтированными на DIN-рейке поставщиками, не работающими с контроллерами, 20% — в сетевом шлюзе, 10% — в программируемых контроллерах автоматизации (РАС), 14% — в отдельных точках, 9% — в устройствах IP67 блочного типа, 7% — в устройствах IP67 модульного типа и 2% — в прочих местах.
В 2006 г. по сравнению с 2004 г. наибольшие изменения были связаны с увеличением на 12% доли модулей, вставляемых в ПЛК, и с уменьшением на 9% доли систем на основе ПК. Это снижение компенсировалось, однако, введением РАС, нового пункта для выбора, представленного в опросе 2006 г. Это объясняет спад в применении, поскольку РАС сочетают в себе логику ПК и надежность ПЛК.
Как отмечает Томас Тромблей, менеджер по группе устройств ввода/вывода ArmorBlock в Rockwell Automation, некоторые новые технологии ввода/ вывода обеспечивают гибкость применения таких устройств за счет того, что любые точки могут использоваться как для ввода, так и для вывода. Это упрощает задачу конфигурирования любой системы управления.
Методы связи
В 2004 ив 2006 гг. в использующихся в настоящее время и планируемых коммуникациях преобладают протоколы Ethernet и 4-20 мА, оба свыше 70%. За ними следует DeviceNet — около 59% в 2004г. и 43% в 2006 г.
Опрос 2006 г. был дополнен вопросами по беспроводным, Ethernet и другим протоколам. С учетом этого распределение мест среди сетей по объему применения выглядело следующим образом: Ethernet, 4-20 мА, Modbus RS-485, DeviceNet, беспроводные протоколы, ControlNet, Profibus-DP, HART, CAN-open, FOUNDATION fieldbus, Interbus, LonWorks, Optomux и Seriplex.
По мнению Хелге Хорнис, менеджера интеллектуальным системам в Pepperl+Fuchs (P+F), к списку можно было бы добавить сети безопасности, которые активно используются, особенно в автоматизации предприятия.
Роберт Бристоу, менеджер продукта в Honeywell, обращает внимание на значительный рост применения FOUNDATION fieldbus для передачи сигналов технологического процесса. В последнее время значительная часть компаний использует этот протокол, и эта тенденция, по его словам, сохранится в будущем.
Протоколы Ethernet, беспроводные соединения
Среди тех, кто использует протокол Ethernet с модулями ввода/вывода, распределение предпочтений по убыванию выглядит следующим образом: TCP/IP, EtherNet/IP, Modbus/TCP, UDP/IP, FOUNDATION fieldbus HSE, Profinet, SER-COS III, Ethernet-Powerlink, EtherCat и OptoMMP. Ведущие протоколы TCP/IP (80%) и EtherNet/IP (78%) значительно опережают Modbus/TCP (38%) и UDP/IP (28%).
Opto 22 выделяет Ethernet как наиболее интересную среду по своим возможностям, технологии и коммуникациям. Для того, чтобы облегчить передачу информации в бизнес-приложения через Ethernet, в компании разработали платы для замены систем ввода/вывода 20-летней давности. В Opto 22 Ethernet называют доминирующей технологией коммуникаций на уровне цеха. Том Эдварде, главный специалист по приложениям в Opto 22, отмечает: "В данный момент Ethernet составляет почти 50% продукции, которую мы продаем. Нас не удивит, если эта цифра в следующем году вырастет на 10% или 20%».
По словам Билла Блэка, менеджера контроллерного оборудования в GE Fanuc Automation, существует множество причин для того, чтобы отдать предпочтение Ethernet: простота установки, стоимость оборудования (серийные коммутаторы и концентраторы) и освоенность технологии.
Это не означает, что все располагается в точке измерения или исполнения, предупреждает Блэк. "Несмотря на широкий диапазон гранулярных модулей ввода/вывода, сконструированных так, чтобы предоставить пользователю распределенное управление, сохраняется тенденция размещать половину соединений в шкафу управления. Несмотря на изобилие I/O-модулей, смонтированных на DIN-рейке, они остаются дорогими в пересчете на канал, а сетевое соединение еще воспринимается как сложное», — говорит Блэк.
Джефф Пэйн, менеджер по группе ПЛК и устройств ввода/вывода в Automation Direct, отмечает, что с коммуникациями связаны, "возможно самые значительные перемены на рынке ПЛК за последние пять лет». Коренным образом изменился способ программирования ПЛК, а также обмен данными с другим ПЛК и с ПК для применения в HMI, SCADA или DCS. "Коммуникации неизменно входят в число трех наиболее важных характеристик ПЛК и устройств ввода/вывода. В то время, как последовательные коммуникации остаются еще очень популярными, надежными и недорогими, Ethernet быстро становится предпочтительной коммуникационной средой», — говорит Пэйн. Это обусловлено быстродействием сети, простотой монтажа и возможностью применять готовые сетевые компоненты, такие как коммутаторы и концентраторы.
В число шести самых популярных беспроводных протоколов (используемых или планируемых для применения) входят 802.11 (любое упоминание) — 17%, Ethernet (любое упоминание) — 8%, Bluetooth — 5%, фирменные — 5%, WiFi — 5% и ZigBee — 5 %. Были упомянуты и шесть других. Неуверенность в необходимости применения беспроводной связи с модулями ввода/вывода выразили 28% респондентов, которые дали ответы "не знаю/еще не решил/оцениваю возможность», за ними вплотную следуют ответы "прочие"- 27%.
Закупки
Респондентами опроса 2006 г. за последние 12 месяцев было приобретено в среднем 155 I/O-модулей. При этом средняя сумма закупок, приходящаяся на одного респондента, составила 111737 долларов.
Хорнис из P+F считает, что на эти тенденции в области закупок оказала влияние автоматизация технологических процессов. Он также отмечает: "Для решения большого числа задач в области автоматизации предприятиями используется значительно меньшее число модулей, чем 155 заявленных. Во-вторых, средняя цена закупок (720 долл.) очень велика», — отмечает он.
Закупка I/O-модулей в последующие 12 месяцев возрастет у 47% респондентов опроса 2006 г., 47% предполагают, что уровень закупок останется прежним, и только 6% предвидят снижение потребностей. Согласно результатам опроса 2004 г. немногим меньшее число (43%) предполагали увеличение закупок I/O-модулей в следующие 12 месяцев, 53% рассчитывали сохранить закупки на прежнем уровне, и только 4% предсказывали снижение потребностей.
Конечные пользователи все чаще и чаще требуют, чтобы "производители определили систему, передали ее им и гарантировали эксплуатационные качества"- говорит Джо Бенедетто, старший менеджер по продукции в Schneider Electric. Кроме того, отмечает он, "мы все яснее понимаем, что пользователям нет нужды покупать большую и более дорогую систему ввода/вывода ПЛК. Поэтому если им нужно только 50 или 100 точек ввода/вывода в одном месте, они покупают распределенный ввод/вывод, поскольку он дешевле». Множество модулей распределенного ввода/вывода используются вместе с ПЛК, поскольку они стоят меньше, чем большие системы ввода/вывода, им также требуется меньше места на панели, добавляет Бенедитто.
Для тех, кто делал закупки в 2006 г., основными характеристиками являлись техническая поддержка, ассортимент, коммуникационные возможности и простота применения. Сетевые возможности входят в первую пятерку основных характеристик, а ниже следует такой показатель, как цена (см. диаграмму).
По мнению Блэка из GE Fanuc ответы на вопросы по характеристикам модулей ввода/вывода выявляют важность поддержки. "Пользователям нужна простая установка, ввод в эксплуатацию, устранение неисправностей и поддержка». Бенедитто из Schneider Electric считает, что поддержка оценивается наиболее высоко, поскольку многие пользователи не имеют собственной службы технической поддержки и в этом зависят от поддержки производителей. Способность поддерживать изделие во многих случаях также важна, как и его эксплуатационные характеристики. Большое значение имеет ассортимент товаров, так как "простой чрезвычайно дорог…. десятки тысяч долларов в минуту, в зависимости от применения. Но изготовители панелей управления и другие OEM не хотят создавать запасы продукции, так как это влечет излишние денежные затраты. OEM полагают, что изготовители имеют запасы изделий, которые могут быть поставлены незамедлительно».
ИЗДЕЛИЯ С МОДУЛЯМИ ВВОДА/ВЫВОДА
Для получения информации о других производителях посетите сайт www.cesuppliersearch.com. Информация по системным интеграторам на сайте www.controleng.com/integrators.
Гибкость, более простое подключение линии ввода/вывода
Компания Rockwell Automation добавила к линии устройств Flex I/O от Allen-Bradley 12-точечные аналоговые модули с высокой плотностью монтажа, аналоговые модули с интерфейсом HART и соединитель D-Shell с дополнительными платами расширения. В компании утверждают, что это обеспечит увеличение гибкости, большие коммуникационные возможности и большее число точек ввода/вывода на той же площади. 12-точечные аналоговые модули имеют более высокое разрешение (16-бит) и входы, снабженные фильтрами для лучшего подавления шума, а также могут управлять более мощными нагрузками, для чего требуется 12В. Модули Flex I/O поставляются для ввода (1794-IE12), вывода (1794-ОЕ12) и ввода/вывода (1794-IE8XOE12). Новые 8-точечные аналоговые модули с интерфейсом HART (1794-IE8H HART и -ОЕ8Н HART) позволяют Flex I/O соединяться с интеллектуальными полевыми устройствами, оснащенными HART. Они могут использоваться в сетях ControlNet или EtherNet/IP и могут быть связаны с полевыми устройствами с HART, миниатюрными программными терминалами с HART, контроллерами Rockwell Automation и с программами, совместимыми с инструментарием настройки полевых устройств (FDT). Основные элементы Flex I/O с новыми соединениями D-Shell и дополнительными платами расширения ускоряют соединение и отключение.
www.rockwellautomation.com
Rockwell Automation
Блок цифрового ввода/вывода без шкафа
Simatic ET 200есо от Siemens экономичный цифровой блок ввода/вывода допускает установку без шкафа с защитой по IP67 в непосредственной близости от технологического процесса. Аббревиатура Есо означает "easy connection, easy commissioning and economical" (простое подключение, легкий запуск и экономичность). Используются соединительные системы М12 и Ecofast. Характеристики включают компактный, прочный, простой в обслуживании корпус, "горячую" замену без отключения электропитания или шины, а также сменные и гибкие соединительные блоки.
www.siemens.ru/ad/as
SIEMENS
Конфигурация, обеспечивающая максимальную гибкость
Модульные станции удалённого ввода-вывода MELSEC ST предназначены для построения систем управления с распределённой архитектурой и отличаются компактной конструкцией, простотой монтажа и настройки, а также удобством обслуживания. Одна станция может содержать до 63 модулей дискретного и аналогового ввода-вывода. Система коммутации с использованием винтовых или пружинных зажимов позволяет быстро и надёжно подключать к MELSEC ST датчики и исполнительные устройства без использования внешних адаптеров, что существенно снижает затраты на монтаж, экономит место и рабочее время. Обмен данными между интерфейсным модулем и ведущим контроллером осуществляется по шине Profibus DP Программное обеспечение GX Configurator DP, работающее под ОС Windows, позволяет не только сконфигурировать и настроить сеть, но и осуществлять её удалённое диагностирование. Использование прочного корпуса, механической кодировки модулей и позолоченных контактов значительно повышает эксплуатационную надёжность станции, а применение технологии "горячей замены" сокращает простой оборудования при выполнении сервисных работ.
www.mitsubishi-automation.ru
Mitsubishi Electric
Высокоскоростной счетный модуль
Новый High Speed Counter от GE Fanuc предназначен для RX3i и позволяет выполнять конфигурирование и управлять работой восьми 32-разрядных независимых счетчиков в одном модуле. Его можно сконфигурировать на поддержку счетчиков Туре А, В, С, D, Е и Z при тактовой частоте до 1,5 МГц. Он может быть сконфигурирован на включение любого из 14 встроенных выходов, которые могут управляться независимо от ПЛК. Любой из 8 входов может генерировать прерывание для контроллера. В компании утверждают, что модуль также предоставляет расширенную диагностику и идеально подходит для управления турбиной, проверки измерительных приборов, измерения скорости, транспортировки материалов, контроля перемещений и управления технологическим процессом. PACSystems RX3i содержит последовательную объединительную плату для обеспечения удобного перемещения существующих модулей ввода/вывода Series 90-30.
www.gefanuc.com
GE Fanuc
3 новых модуля связи
Семейство микро ПЛК DL05/DL06 от AutomationDirect расширилось тремя новыми коммуникационными модулями. Модуль DO-DCM добавляет два последовательных порта, используемых для подключения к ПК или операторской панели, а также интерфейс для сетей K-Sequence, DirectNET и MODBUS RTU. Сопроцессорный модуль FO-CP128, оснащенный тремя последовательными коммуникационными портами, упрощает связь с нестандартными последовательными устройствами за счет применения языка программирования BASIC. Частота процессора модуля 100 МГц, опции интерфейса данных RS-232 или RS-485 и скорость связи до 512 Кбит/с. Модуль Ethernet-связи НО-ЕСОМ100 с технологией автоматического обнаружения обеспечивает связь ведущий/ведомый на скоростях 10 или 100 Мбит. Он поддерживает IP и IPX. Протокол Modbus TCP/IP Client/Server позволяет ПЛК служить в качестве мастера или в качестве ведомого устройства,
www.automationdirect.com
AutomationDirect
Модули ввода/вывода согласуются с любым контроллером
Для изготовителей оборудования или конечных пользователей, которые хотят создавать модульные механизмы и архитектуры управления, а также делать возможным распределение точек ввода/вывода по модулям механизма независимо от вида контроллера, компания Schneider Electric расширила свою распределенную систему ввода/вывода Advantys STB (торговая марка Telemecanique) новым набором модулей. Эта расширенная линия предоставляет ограниченный набор функциональных возможностей системы при сниженной удельной стоимости канала. Она также позволяет изготовителям комплектного оборудования оптимизировать соединения распределенного ввода/вывода механизма с модульной системой. Это дает возможность распределить соединения по всему механизму или процессу через один или несколько узлов полевой шины.
Датчики и механизмы подключаются к модулям ввода/вывода через подпружиненные клеммные колодки различного типа (подключение под винт или с пружинным зажимом). Встроенные механизмы позволяют заменять модули Advantys STB без отключения питания (горячая замена). Распределенная система ввода/вывода Advantys STB выполнена со степенью защиты IP 20. Каждый модуль Advantys STB имеет конфигурацию по умолчанию, которая позволяет создать остров автоматизации без дополнительного конфигурирования. Для того, чтобы использовать полностью потенциал, заложенный в различных особенностях модулей, необходимо использовать программное обеспечение конфигурирования.
www.telemecanique.com
Schneider Electric
Ethernet I/O со встроенным коммутатором
Новый блочный модуль ввода/вывода Inline от Phoenix Contact с встроенным Ethernet-коммутатором уменьшает габариты и общие затраты на установку до 50% по сравнению с решениями, в которых коммутатор и модуль установлены отдельно. ILB ЕТН 24 DI 16 DIO 16-2ТХ — это самое последнее дополнение к семейству Inline Block I/O. Он имеет два неуправляемых 10/100 Мбит/с порта RJ45,16 цифровых входов и 16 каналов, которые могут использоваться в качестве входов или выходов. Два порта RJ45 могут подключаться к сети Ethernet и к отдельному Ethernet-устройству. Встроенный Web-сервер предоставляет возможность простого удаленного конфигурирования портов Ethernet, мониторинга диагностики модуля и состояния ввода/вывода. Он поддерживает Modbus TCP (до 8 соединений), ОРС и механизм опроса XML (доступ только для чтения). Службы SNMP и BootP дают возможность осуществлять удаленную конфигурацию и обмен диагностическими сообщениями. Компактная моноблочная конструкция легко устанавливается в распределенные панели управления или на створки шкафа управления.
www.phoenixcon.com
Phoenix Contact
Устройства цифрового ввода/вывода
Промышленные устройства цифрового ввода/вывода N1 PCI-6521, PXI-6521 и PCI-6520 предоставляют восемь дифференциальных цифровых входов ±30 В постоянного тока и восемь выходов для механических реле без фиксации, разделенных на пять реле типа А и три реле типа С. Цифровые выходы обеспечивают логические уровни 24 В промышленного стандарта и постоянную межканальную изоляцию 60 В.
www.ni.com
National Instruments
SmartSlice: удаленные модули ввода/ вывода
Новое изобретение компании Omron — модули SmartSlice. Большое количество запатентованных интеллектуальных функций делает эту модульную систему одной из наиболее "умных" и, в тоже время, простых в использовании систем удаленного ввода/вывода, представленных на современном рынке. Система SmartSlice позволяет ускорить инжиниринг, упростить диагностику неисправностей и техническое обслуживание и существенно сократить время простоя оборудования, идет ли речь об отдельном агрегате, о технологической линии или о целом заводе.
Все модули SmartSlice автономно собирают и хранят информацию, которая позволяет заранее планировать техническое обслуживание оборудования. Каждый модуль "запоминает" дату проведения последнего технического обслуживания. Своевременное обнаружение снижения производительности сокращает незапланированные простои и поддерживает производительность оборудования на должном уровне.
В каждый модуль SmartSlice встроена функция раннего предупреждения, позволяющая планировать техническое обслуживание и предотвращать отказы оборудования. Предупреждения формируются по следующим событиям:
• Выход напряжения питания за допустимый диапазон (например, из-за повреждения кабеля или ненадежного соединения).
• Превышение установленного срока технического обслуживания, который может быть задан как временной интервал или количество срабатываний, указывающее на необходимость проведения проверки электромеханических узлов.
• Превышение максимально допустимой задержки между двумя входными/ выходными сигналами, указывающее, например, на то, что вследствие износа или недостатка смазки оборудование работает медленнее, чем положено.
www.omron-industrial.ru
Omron Electronics
Шлюзы и сканеры с интерфейсом AS-i подключаются к ПЛК Allen-Bradley
Шлюзы и сканеры с интерфейсом AS-i от Pepperl+Fuchs подключаются и поддерживают платформы Allen-Bradley MicroLogix, ControlLogix, PLC 5, SLC500 и CompactLogix. Блоки получают питание от ПЛК, имеют съемные терминальные соединения и удобное программирование через RS-232, ПЛК или с помощью клавиш. Современные светодиодные или ЖК дисплеи обеспечивают простую визуальную индикацию состояния сети и улучшенную диагностику для облегчения поиска неисправностей. Модуль сканера VBM-CLX-DM с интерфейсом AS-i поддерживает платформу ПЛК ControlLogix и отличается быстрым, легким запуском с помощью двух кнопок, светодиодов и ЖК-дисплея. Данные входов/выходов и информация о состоянии отображаются на входах/выходах данных процессора ПЛК. Аналоговый профиль 7.3 является стандартно встроенным, возможна расширенная адресация.
www.pepperl-fuchs.com
Pepperl+Fuchs
Модуль ввода/вывода серии Fieldbus Box может управлять задвижками
IE2808 IP-Link Extension Box от компании Beckhoff представляет собой чрезвычайно компактный модуль дискретного вывода для монтажа непосредственно рядом с исполнительными устройствами. Он имеет степень защиты IP67 и содержит 16 дискретных выходов 24В постоянного тока с низкой удельной стоимостью канала. Выходы рассчитаны на подключение нагрузки мощностью до 0,5А и имеют высокую плотность монтажа на площади 30 х 126мм. Суммарный выходной ток нагрузки через модуль — 4А. В качестве выходного разъема используется D-Sub с 25 выводами. Каждый канал имеет защиту от короткого замыкания, неправильной полярности подключения нагрузки и возможность диагностики. Модуль допускает непосредственное подключение к клеммам клапана или задвижки при воздействии высокой влажности, запыленности и других неблагоприятных промышленных факторов. С точки зрения системы управления IE2808 может быть интегрирован в системы на основе шин Profibus, DeviceNet, CANopen или Ethernet через шлюз I/O Coupler Box компании Beckhoff. Имеются и другие модули для наиболее распространенных видов сигналов.
www.beckhoff.ru
Elektro Beckhoff GmbH