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利用PLC的灵活性,设备制造商能够同时管理多个机器

网络技术能实现高速、安全、可靠的全厂数据传输。PLC具有增强的诊断和通讯功能,提供智能、低维护需求的系统,可以为工厂带来显著的效益。现在,生产制造商能够提高精度,提供更快的生
关键词: PLC 传感器
时间:2014-07-30 22:39 来源:物联网在线 作者:Ioter 点击:

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网络技术能实现高速、安全、可靠的全厂数据传输。PLC具有增强的诊断和通讯功能,提供智能、低维护需求的系统,可以为工厂带来显著的效益。现在,生产制造商能够提高精度,提供更快的生产速度,降低错误以及节约材料和人力成本。

随着人机交互在工厂的广泛使用,劳动力在生产制造过程中充当大脑和动力的日子已经一去不复返了。一个主要的例子就是PLC,在自动化和生产制造等各个工业领域,PLC成为主力已经很多年了。通过与几乎所有设备(从传感器、设备保护到运动控制、先进识别设备)接口,PLC确保设备的顺利运行。利用PLC带来的灵活性,设备制造商能够同时管理多个机器,,从而实现过程自动设备进一步的整合,提高产品的质量,降低运营成本。

        使用PLC的好处众所周知。控制功能的增强,得益于PLC对效率提高的贡献以及工业以太网的幕后支持。并且,这些技术使人机交互成为一种无缝、有益的结合。工业以太网由各种各样的通讯协议组成,具有确定的功能,可以为专用自动化系统提供一种有效的替代方案。
        由于具有先进的性能、复杂的功能、简化的安装,PLC是现代生产制造工业的基石。但是,为了有效的利用这些设备,用户必须理解网络在其中扮演的关键角色,同时必须考虑个体的需求以提供最优的解决方案。他们一道构成了统一的基础设施:从管理层一直延伸到车间层的网络,该网络具有与生俱来的可扩展性,可以持续满足不断发展的工业需求。
        利用网络扩展PLC功能
        尽管PLC为工厂可视化通讯开启了一扇大门,但是将生产制造可视化和控制提高到新层次的,却是因为网络设备的整合将实时网络、可视化技术、控制和通讯能力结合起来 。随着网络持续发展,在很多以前根本不可能的领域,提供监视和控制功能。使用现场总线到以太网总线转换的结合,来开发企业范围的控制网络。网络功能和PLC的融合,使用户能够降低分布式控制系统主处理器的负载,将控制层设备布置到更靠近应用的地方。此外,通过与分布式I/O的结合,生产制造商可将数据采集、通讯和全厂连接流线化,从而降低总的运营成本。

处理能力、数据存储能力和通讯能力使现代PLC成为能提供智能化、强大的现场层应用控制的理想解决方案。
        网络:PLC如果要成为网络工具,用户必须具有必要的带宽,支撑实时工业以太网的运行。由于连接和通讯需求在不断的增加,PLC也必须升级,从而为多个网络技术提供支持。尽管没有任何一款工业网络可以适用于所有的先进I/O解决方案,但是通过使用多个网络协议,PLC可以根据需要将企业层连接到工厂层。由于网络协议扩展了功能,PLC成为驱动和支持这些新增功能的必要设备。
        为了确保这些集成系统能够连续进行工作,维护这些工业自动化网络就成为关键环节。最重要的是要有一个稳定的网络。因此,维护网络的可用性是十分关键的。这就要求系统支持必要的带宽、较高的数据传输率以满足应用的需求,以及在维护操作和连接故障快速恢复时的数据保护需求。
        同速度与可用性一样,冗余性对于性能和可靠性十分重要。非计划停机时间的延长,可能成为工厂生产能力的一个潜在威胁。但是,冗余技术不仅能提供毫秒级的网络恢复技术,而且能够显著降低使用费用。
        分布式控制:利用分布式控制技术,使自动化系统的不同部分可以在整个系统中实现分散化。这就意味着系统的某些部分,可以由布置在靠近控制对象的不同控制器来控制。对于广泛的应用需求,就可以使用多个不同的形式因子。此外,通过将I/O数据适当的分散到整个应用中(机柜内或机器上),生产制造商就可以降低必要件的数量,从而减小自动化和控制设备的体积。
        分布式控制提供了一种内在的可扩展性,允许用户灵活使用模块化设计,按照需要对I/O进行精确配置,在将来可以快速、低成本的对系统进行扩展。分布式智能系统不但不会额外增加PLC的负载,并且可以通过扩展,用同一个PLC来控制自动化应用,使系统能够适应将来的功能需求。这就意味着用户能够通过增加尺寸和功能就能扩展系统,同时仍然保持PLC系统的标准化。
        在卸载负荷期间,一些控制功能从主控制器(PLC或者PC控制)上转移到分布式I/O上(布置在机器或者是机柜内)可以降低网络负载。这是因为通过分布式I/O,主控制器不需要请求远程I/O提供输入状态或触发输出。带有控制/可编程功能的分布式I/O系统,能够处理特定的任务,调节与监控的通讯以及发送到主控制器的状态数据。
        通过允许远程I/O组态,生产制造商利用很少的I/O点就可以实现高水平的连通性(即使是在很广泛的区域),为各种各样的工业和应用提供高性价比的控制解决方案。大型工厂需要广泛的监视和控制功能,如果在每个地点都设置控制器,从实现和经济性的角度来讲并不经济。这需要冗长的安装过程和昂贵的费用,包括长距离铺设线缆,将I/O点通过硬接线连接起来。比如,从远处的工厂、设施获取数据时,就可以使用远程I/O系统。循环周期、点数、时间或者是事件等信息被送回到PLC用于编制维护和管理报告。另外,硬接线增加了错误发生的可能性,比如接线错误,就需要长时间的停机来改正错误。
        先进I/O能力: 网络技术早就不仅仅是标准数字输入、数字输出、模拟量输入和模拟量输出功能。比如,先进I/O能包括RFID技术、用于运动控制的SSID和串行输入、数据日志、条形码和二维矩阵识别系统等。更智能、更先进的I/O系统产生了更多的数据,PLC必须能够对其进行处理。
        典型的工厂环境需要更紧凑的控制系统来控制生产过程,这导致需要的不仅仅是离散的I/O。PLC配置了先进的I/O,比如模拟量信号处理、温度和RFID,这都会消耗更多的带宽。

       例如,PROFINET使用了三个不同的通讯通道与PLC和其它设备交换数据。标准TCP/IP通道被用于参数化的组态,非周期性的读、写操作。实时(RT)通讯旁路标准TCP/IP接口,加速与PLC系统的数据交换。第三个是用于运动控制的高速同步实时通道。
        在现场整合网络和PLC
        远程I/O:油气工业处理危险的工业化境,要求有很高的准确性和可靠性。对一个应用而言,不但需要可靠的性能,而且必须适应不断改变的需求和不断增加的指令,传统的控制解决方案并不理想,因此需要模块化的解决方案,从而可以进行解列和运输。对于油气工业,一个基本的需求是利用创新的连接解决方案,能够实现超长距离的通讯并且不会牺牲性能,或者不容易受到环境的影响。这些要求需要控制设备比如PLC和网络协议的可靠结合。
        对于这些工厂,如何设计分布在较广区域的工厂设备是一个挑战,这需要网络来处理大量的信号,并且需要在降低接线空间的同时,保留必要的维护空间。使用分布式I/O系统,在危险区域能快速断开接线系统,为复杂的问题提供了一种有效的答案。便于组态的系统与过程应用提供了远程I/O功能。一根以太网线就可以处理大量的数据通讯,将多达150个远程信号从工厂的不同区域送回到PLC。
        利用精密的接线系统,作为现场过程仪表的终端,在接线盒处将这些信号增强,提高其效率。而且,利用屏蔽双绞线将信号从接线盒传输到PLC机柜,铠装屏蔽双绞线连接接线盒与仪表,就不再需要将所有的电缆分别连接至PLC了。反之,过去使用的8芯电缆已经被整合成一根电缆。由于电缆槽的体积较小,PLC机柜的体积也因此会减少。这带来了额外的费用节省。
        此外,为了满足油气市场及其危险区域的特别需求,必须正确安装这些设备。提供的选项包括经经认证的、可用于危险等级为2组/2区的网络协议,增强型温度信号,4~20mA以及离散信号,并将这写信号高速传输至PLC。

        增强的自动化:对煤炭生产企业而言,在整个工厂区域内,需要大量的运输系统,将煤炭从存储地运输到磨煤机。在所有时间内,这些运输系统都必须具有较高的可靠性,以提高工厂的生产能力。这样,选择自动化就是一种必然的结果,但是这需要在工厂内安装无数的传感器和执行器,并对其进行管理和维护。
        为满足这些特殊的需求,使用现代的Fieldbus系统来传输PLC和传感器/执行器的信号,可以提供必要的自动化水平、控制以及持续性。那些采用模块化设计并可以提供强大保护功能的设备,如果正确的使用Fieldbus系统,不仅可以在所有设备间提供不受电磁干扰影响的通讯,而且可以保证数据的高度完整性,不会受到振动的影响,并且具有丰富的诊断功能。
        拿煤炭工厂作为例子,该工厂具有:两个运输站,两个磨煤机以及一个填埋坑,用于处理煤炭垃圾。在这些运输站间,煤炭通过数个传输带进行运输。煤炭在经过不同的步骤进行运输的过程中,一个十分关键的工作就是记录详细的数据。每个传输带都有自己的控制柜,安装了连接器、马达回路开关和分布式I/O。模块化I/O站,通过网络协议,比如DeviceNet。将模拟和数字信号传递到更高层次的PLC系统,这些信号反映了传输系统的状态,包括进料速率、偏置、或料位数据等。在对获取的数据进行评估后,PLC将工厂状态提交给信息管理系统。所有的控制通过两个Fieldbus控制网络就可以实现。
        由于可靠、高效、灵活的Fieldbus技术能够提供容错的产品,所以生产制造商确信可以实现连续的煤炭运输。由于使用防护等级为IP67的Fieldbus系统,该解决方案满足煤炭生产企业的高要求,并具有维护简单、诊断快速、安装简易、不易发生错误、电缆费用低等特点,最终能够确保,即使是在严酷的环境中,工厂也能高效和安全地运行。
        结论
        没有任何两家工厂的生产制造环境是相同的。但是,生产制造商都有一个共同的目标:在生产高质量产品的同时,能够使生产效率、生产能力和利润率最大化。控制设备,比如PLC和先进企业网络的集成,为实现这些目标提供了策略上的准备。
        目前的网络技术能实现高速、安全、可靠的全厂数据传输。PLC具有增强的诊断和通讯功能,提供智能、低维护需求的系统,可以为工厂带来显著的效益。现在,生产制造商能够提高精度,提供更快的生产速度,降低错误以及节约材料和人力成本。 (责任编辑:ioter)


本文链接利用PLC的灵活性,设备制造商能够同时管理多个机器
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