Istnieją dwa najpopularniejsze sposoby sterowania i komunikacji pomiędzy przemysłowymi systemami sterowania (SCADA, DCS) a urządzeniami obiektowymi, takimi jak przemienniki częstotliwości, aparatura sterująca czy sterowniki PLC. Warto zagłębić się w różnice między nimi.

Połączenia przewodowe

Pierwszy, tradycyjny sposób, to sterownie „przewodowe”, tzw. hard-wired. Opiera się ono o bezpośrednie połączenia przewodowe dla każdego wymaganego sygnału wejściowego i wyjściowego (I/O). Na przykład, w układzie sterownia przemiennika częstotliwości może zostać zastosowany wielożyłowy kabel sterujący, w którym oddzielnymi parami mogą być przesyłane sygnały START oraz STOP, zezwolenia, gotowości napędu, alarmu. Analogicznie za pomocą kabla wielożyłowego przesyłane mogą być sygnały prądowe 4-20mA zadawania prędkości obrotowej sygnały oraz sygnał zwrotny (prędkość obrotowa silnika zmierzona lub wyliczona, albo prąd silnika). Jest to najprostsza metoda, ale zwykle wymaga dodatkowego okablowania i instalacji.

Cyfrowe połączenia komunikacyjne

Komunikacja cyfrowa zazwyczaj wykorzystuje kabel Ethernet, szeregowy (RS-232 lub RS-485) lub PROFIBUS do połączenia z urządzeniami obiektowymi. Na przykład przemiennik częstotliwości można podłączyć za pośrednictwem sieci MODBUS TCP/IP  do sterownika PLC nadzorującego dany proces produkcyjny. Może to zaoszczędzić czas podczas instalacji i potencjalnie umożliwić dostęp do znacznie większej ilości danych. Łącze komunikacyjne często umożliwia również wprowadzanie zmian w konfiguracji urządzeń obiektowych z poziomu systemu sterowania i nadzoru (SCADA lub DCS), a nie tylko lokalnie na samym urządzeniu. Kolejną zaletą jest elastyczność. Jeśli po uruchomieniu danej aplikacji trzeba odczytać z urządzenia więcej lub inne parametry niż pierwotnie zakładano, można to łatwo osiągnąć poprzez zmianę programu PLC – bez fizycznych zmian okablowania. 

Problematyczna może jednak okazać się konfiguracja i integracja obu układów (urządzenie obiektowe i system sterownia). Ponadto rozwiązywanie problemów z samym połączeniem może być trudniejsze, ponieważ nie analizujemy tylko ciągłości przewodu, ale i kompatybilność protokołów i ramek. To, co najważniejsze, to urządzenia obiektowe muszą mieć możliwość sterowania i komunikacji za pomocą dostępnych protokołów, jak m.in MODBUS TCP/IP czy Ethernet/IP.

Która metoda jest najlepsza?

Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Każda z przedstawionych metod posiada swoje plusy i minusy.

W przypadku prostszych systemów, zwłaszcza tych o ograniczonym budżecie, istotna jest prostota przewodowych sygnałów sterujących. W przypadku bardziej złożonych aplikacji, gdzie mamy duże ilości urządzeń i prościej jest wykonać sieć komunikacyjną oraz tam, gdzie wymagane jest monitorowanie większej ilości danych, lepszym rozwiązaniem może być komunikacja cyfrowa. 

Przy wyborze sposobu sterowanie należy brać pod uwagę aspekty bezpieczeństwa. Sygnały przewodowe są ogólnie bardziej niezawodne w krytycznych zastosowaniach, a także są prawie natychmiastowe. Komunikacja cyfrowa może być wolniejsza i podatna na zakłócenia lub przerwy, jeśli nie została poprawnie skonfigurowana i zainstalowana. 

Rozwiązaniem kompromisowym może być układ hybrydowy, tj. system łączący obie te technologie. W takim rozwiązaniu sygnały sterujące i blokadowe przesyłane są pomiędzy systemami sterowania a urządzeniami obiektowymi poprzez połączenia przewodowe. Wszystkie sygnały informacyjne, diagnostyczne i wspomagające wysyłane są natomiast poprzez protokół komunikacyjny.

Bez względu na wybór sposobu sterowania zwracać należy szczególną uwagę na poprawne prowadzenie połączeń kablowych, zgodnie z wymaganiami producentów oraz zapisami w normach. Zastosowanie niewłaściwych kabli czy też ich złe prowadzenie w trasach kablowych, może powodować zakłócenia sygnalizacji, co w konsekwencji może mieć wpływ na bezpieczeństwo pracy ludzi i urządzeń oraz ciągłość procesów produkcyjnych.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *