Oglądane treści są dostosowane dla Polska. Zobacz treści dla Stany Zjednoczone | Wybierz inny kraj

Referencje
27.09.2024

Kompleksowa komunikacja nowoczesnych czujników Ethernet jednoparowy: szczupła komunikacja na ostatnich kilku metrach automatyki.

Biały switch Ethernetowy z zielonym kablem Ethernetu jednoparowego łączącym czujnik JUMO w tle

Streszczenie

Spójność sieci Ethernet w technologii Ethernetu jednoparowego jest niezbędna dla bardziej zrównoważonego rozwoju produkcji. Korzyści wynikają przede wszystkim z nowych możliwości, które upraszczają rozwiązywanie problemów. Zbieranie informacji o stanie umożliwia również konserwację w zależności od aktualnego stanu.

Przykład czujników firmy JUMO jasno pokazuje, w jaki sposób można poprawić wskaźnik OEE (Overall Equipment Effectiveness) dzięki temu zestawowi zalet – tj. ogólnej dostępności systemu. Ułatwia to również łączenie się z usługami opartymi na chmurze.

Manfred Walter, menedżer produktu w firmie JUMO z Fuldy

Przekonany do Ethernetu jednoparowego: Manfred Walter pracuje jako menedżer produktu w firmie JUMO z Fuldy

Informacje tworzą wartość dodaną

Ethernet jednoparowy (SPE) ma to, czego potrzeba, aby połączenia na ostatnich metrach były bardziej zrównoważone i inteligentniejsze. Producent czujników JUMO nie bez powodu stawia na Ethernet jednoparowy jako przyszłościowe medium komunikacyjne dla swojej technologii pomiarowej. Niezbędna technika przyłączeniowa pochodzi od firmy Phoenix Contact – i jest wynikiem ścisłej współpracy na poziomie projektu.

"Dzięki Ethernetowi jednoparowemu jesteśmy w stanie lepiej wykorzystać nasze inteligentne czujniki" – mówi Manfred Walter, Product Manager w JUMO. "Mam prawdziwą wartość dodaną dzięki możliwości przesyłania większej ilości danych z czujników za pomocą Ethernetu jednoparowego". Większa liczba danych jest podstawą do wyodrębnienia z nich cennych informacji. Ta opcja nie jest dostępna, jeśli czujnik 4-20 mA przesyła tylko wartość prądu, np. jako odpowiednik temperatury.

Czujnik pokojowy w produkcji elektroniki

Czujniki mogą być wykorzystywane do regulacji warunków klimatycznych w pomieszczeniu. Połączenie przebiega płynnie przez Ethernet jednoparowy, tak jak tutaj w zakładzie produkcyjnym JUMO w Fuldzie.

Ethernet bez nieciągłości nośnika

Menedżer produktu jest naprawdę entuzjastycznie nastawiony do faktu, że połączenie Ethernetu jednoparowego w końcu umożliwia płynną dystrybucję informacji z czujników. Manfred Walter ma na myśli trudne do pokonania granice pięter w piramidzie automatyzacji. "W JUMO uważamy spójność na wszystkich poziomach za wielką siłę". Ponadto można zaoszczędzić na kablach, ponieważ dane i energia – Power over Data Line (PoDL) – są przesyłane przez dwa przewody. Zasadniczo Ethernet jednoparowy oferuje możliwość kompleksowej komunikacji od poziomu ERP do czujników i urządzeń wykonawczych na poziomie obiektu. "Całość działa również bez zakłóceń mediów", podkreśla Walter, ponieważ czujnik komunikuje się spójnie na wszystkich poziomach w oparciu o protokoły Ethernet.

Wykorzystanie Ethernetu jednoparowego do zwalczania nieciągłości mediów w komunikacji przemysłowej: Czy ta korzyść doprowadzi do ponownego przemyślenia wyboru techniki przyłączeniowej na poziomie czujników? Z doświadczenia Manfreda Waltera wynika, że oczekiwania klientów z branży produkcji maszyn są nadal wyraźnie uzależnione od ceny. Budżety na łańcuchy pomiarowe są ściśle ograniczone na etapie projektowania systemów. "Pytanie brzmi, ile może kosztować łańcuch pomiarowy i jak wysoka jest dodatkowa cena za Ethernet jednoparowy". Rozstrzygające argumenty przemawiające za uniwersalną architekturą Ethernetu są trudne do przedstawienia, zwłaszcza w standardowych procedurach przetargowych. Pozytywny wpływ na OEE jako ważny kluczowy wskaźnik przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnych można zatem najlepiej uargumentować w bezpośrednim kontakcie.

Wtyczka złącza z czarną powierzchnią czołową

Wystarczą dwa przewody: tak wygląda przód złącza z komunikacją Ethernetu jednoparowego dla JUMO

Bezpieczne monitorowanie

Technologia transmisji przy użyciu Ethernetu jednoparowego stanowi ważny krok na drodze do sieci konwergentnych. Podczas gdy na przykład Time Sensitive Network (TSN) jest przeznaczony głównie do zadań krytycznych czasowo w dyscyplinach bezpieczeństwa funkcjonalnego lub kontroli ruchu, 5G jest używany do zastosowań wymagających sieci komórkowej. To samo dotyczy sieci WLAN 6 i 7 w zakresie bezlicencyjnej technologii transmisji bezprzewodowej.

Z kolei Ethernet jednoparowy (Single Pair Ethernet, w skrócie SPE) doskonale nadaje się do komunikacji na ostatnich kilku metrach. Wspólnym mianownikiem dla wszystkich technologii jest konwergentna sieć Ethernet – ustandaryzowany świat komunikacji przemysłowej. Jeśli gracze z branży automatyki, elektrotechniki oraz budowy maszyn i urządzeń zdołają uzgodnić tę ścieżkę w perspektywie średnioterminowej, wówczas wojny fieldbusowe z ich specyficznymi dla branży rozwiązaniami przejdą wreszcie do przeszłości.

Ludzie w białych fartuchach w fabryce

Dane z czujników oferowanych za pośrednictwem Ethernetu jednoparowego są przesyłane podczas produkcji JUMO do monitora za pośrednictwem pulpitu nawigacyjnego

1000 m przy 10 Mbit/s

Szanse na to są korzystne. Całość jest poparta ogólną wydajnością transmisji standardowej komunikacji z rynku konsumenckiego. Ethernet jednoparowy, np. jako medium do ograniczonego przestrzennie poziomu maszyny, osiąga prędkość transmisji 10 Mbit/s na kablu o długości do 1000 metrów. Dla porównania, I/O-Link zapewnia zaledwie 230,4 kb/s przy maksymalnej długości kabla wynoszącej 20 metrów. Chociaż I/O-Link niewątpliwie znacznie upraszcza podłączanie czujników, Manfred Walter uważa, że transmisja danych nie będzie już wystarczająca dla przyszłych zadań w połączonych sektorach.

Mówiąc o przyszłości: Phoenix Contact i JUMO jednogłośnie widzą wyraźną orientację na konwergentne sieci Ethernet, szczególnie wśród młodszego pokolenia specjalistów. "Mówiąc prowokacyjnie, cyfrowi tubylcy mają mniejsze zrozumienie, dlaczego obsługujemy tak wiele różnych systemów w automatyce przemysłowej ze względu na ich pochodzenie i historię" – mówi Martin Müller. Celem powinno być raczej postawienie pytania, co czujnik może zrobić i co jest w stanie zrobić poza swoim własnym zakresem pomiarowym, aby zapewnić wydajne i oszczędzające zasoby działanie systemu. "Widzimy tu ogromną przyszłość" – podkreśla również Manfred Walter.

Higienicznie czysta wtyczka o stopniu ochrony IP67

Zainstaluj, podłącz – gotowe: dzięki łączności Ethernetu jednoparowego instalacja czujnika JUMO jest dziecinnie prosta, a dzięki warstwie Ethernet działa bez bramek lub czasochłonnego programowania interfejsów. W celu osiągnięcia 1000 m dystansu transmisji Ethernetu jednoparowego w praktyce bez ograniczania tłumienia, złącze opracowane przez Phoenix Contact zostało zaprojektowane w rozmiarze M12.

"W wersji M8 nie mielibyśmy wystarczająco dużo miejsca, aby podłączyć dwużyłowy kabel do transmisji danych 18 AWG, który jest używany na odległości 1000 metrów", wyjaśnia Manfred Walter. Konstrukcja samego połączenia jest zoptymalizowana w celu zapewnienia maksymalnej wytrzymałości i higieny. Czujniki przepływu i ciśnienia JUMO z serii "flowTRANS MAG H20" i "DELOS S02" są szeroko stosowane w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. Wysoki poziom niezawodności eksploatacyjnej na długich dystansach może być osiągnięty tylko wtedy, gdy połączenia wykazują również wytrzymałość podczas wymagających procesów produkcyjnych lub czyszczenia CiP (Clean in Place). Rozwiązanie Phoenix Contact spełnia wymagania Hygienic Design i osiąga stopień ochrony IP67.

Podsumowanie

Połączenie czujników z Ethernetem jednoparowym otwiera drogę do integracji dodatkowych mierzonych zmiennych z komunikacją. Otwiera to również nowe możliwości łączenia czujników bezpośrednio z chmurą, ponieważ urządzenia mają już funkcjonalną bramę, a zatem nie jest wymagana dodatkowa brama. Pozwala to zaoszczędzić komponenty i pieniądze. JUMO widzi typowe obszary zastosowania multisensora Ethernetu jednoparowego "hydroTRANS S20" do pomiaru temperatury, wilgotności i CO₂, na przykład przy monitorowaniu wrażliwych pomieszczeń magazynowych, ogólnych zadaniach monitorowania i wymagających zadaniach związanych z bezpieczeństwem operacyjnym i bezpieczeństwem pracowników.

Autor: Thorsten Sienk

E-mail:

Skontaktuj się z naszymi ekspertami

„Chętnie doradzimy w sprawie All Electric Society i łączenia sektorów energii”.

Dalszy wkład