home 製造技術 製造設備
工業製造
産業用モノのインターネット | 工業材料 | 機器のメンテナンスと修理 | 産業プログラミング |
home  MfgRobots >> 工業製造 >  >> Manufacturing Technology >> 自動制御システム

I/O 用のイーサネットの追加:産業用オートメーション設計で知っておくべき長所、短所、および重要事項

産業のインプット/アウトプット (I/ O) デバイスは、多くの最新の機械、ひいては産業プラントの中枢神経系を構成しています。過去 10 年間、イーサネットを物理層として使用することは、フィールドバス I/O デバイスの産業オートメーション設計における最も重要な進歩の 1 つです。

最新の EtherNet/IP (Ethernet Industrial Protocol) は、従来の Ethernet と産業用オートメーションを対象とした産業用アプリケーション レイヤー プロトコルを組み合わせたものです。これは、2 つの大きな問題を抱えていた従来の IEEE の欠点を克服するために作成されました。

<オール>
  • 従来の IEEE は、最新の自動化に伴う複雑でデータ量の多いプロセスをすべて処理するには適していませんでした。 I/O のメンテナンスを行い、課題を使用できるさまざまな標準の範囲を使用します
  • これまで、フィールドバス組織は、コネクタ、プロトコル、およびスタックについて独自の標準を作成していました。現在、物理層は、産業、オフィス、および消費者環境向けのイーサネット標準を設定する広範な国際標準化団体によって処理されています。

    • イーサネット経由で I/O デバイスを接続してリモートで制御し、データを収集して解析し、ステータスを監視することで、多くのプラントで信頼性、一貫性、効率が向上しました。また、I/O イーサネットは、ラインのアップグレードと前進する自動化プロセスを検討している工場にとって重要な役割を果たすことができます。

    しかし、他のテクノロジーと同様に、産業用オートメーションの設計環境にイーサネットを追加することには長所と短所があります。生産を改善しようとする際に十分な情報に基づいた決定を下せるように、I/O イーサネットの主なポイントを以下に概説します。

    I/O 用イーサネットの長所

    イーサネットを使用したネットワーク化された I/O は、パフォーマンスの向上、柔軟なトポロジ、構成の簡素化、およびその他のさまざまな利点を提供します。

    <オール>
  • 処理の高速化 – イーサネット I/O により、1 ミリ秒未満でリアルタイムの更新を実行できます。高速な処理速度により、データの収集と分析が効率化されます。これは、データを大量に使用する産業オートメーションの重要な構成要素です。
  • 産業オートメーション設計用の標準化されたオープン通信プロトコル – イーサネットは、EtherCAT、Profinet、EtherNet/IP、Powerlink などのオープンソースの標準プロトコルと組み合わせて使用​​されます。また、それらはすべて、ドライブ、エンコーダ、I/O ネットワーク上の産業用制御など、多くのデバイスに簡単に接続できます。フィールドバスがよりオープンになり、イーサネットなどの既知の物理技術に依存するようになったため、I/O ネットワークの更新速度は、制御システムのリアルタイム イベントに対応できるレベルまで上昇しました。
  • 銅の削減 — コストの削減 – 以前の IEEE ネットワーキングでは、産業用デバイスに大量の銅配線が必要でした。しかし現在、I/O デバイスをコントローラに接続するには、I/O ネットワーク接続、制御電源、および高エネルギー デバイスの場合は三相電源のみが必要です。これにより、グランドループと銅線の混乱が解消されます。代わりに、1 本の標準ケーブルでコントローラーを産業用オペレーティング システムに接続します。これは、コントローラーから離れた場所に配置して分散させることができます。
  • プラットフォームの陳腐化からの保護 – イーサネットは事実上、存在するすべてのハードウェア プラットフォームで利用できるため、特定のメーカーや機器のクラスに縛られることはありません。予見可能な将来にわたって機能し続け、長期的なセキュリティを強化するという利点もある接続への将来保証された投資を提供します。
  • 信頼性 – イーサネット I/O は、太陽光発電所、石油およびガス精製所、鉄道、風力発電所、さらには海洋施設などの過酷な環境でも確実に機能します。おそらく、イーサネット I/O を使用した産業オートメーション設計は、生産環境の厳しいニーズを満たすでしょう。
  • 認定済みの共通規格と幅広いベンダー サポート – 産業用イーサネットは、従来のイーサネットのトランスポートおよび制御プロトコルと、市販のイーサネット インターフェイス カードに見られるメディア アクセスおよび信号技術を使用します。これは堅牢で認定可能な規格であり、機器の使用に大きな柔軟性を与えながら、デバイスが EtherNet/IP テスト ラボによって認定、テスト、承認されて、品質と一貫性を確保できるようにします。 EtherNet/IP のコアは、ControlNet、DeviceNet、および CompoNet で使用される Control and Information Protocol (CIP) です。この標準は、ネットワーク デバイスをオブジェクトのコレクションとして編成し、アクセス、オブジェクトの動作、および拡張機能を定義します。これにより、共通のメカニズムを使用して膨大な範囲のデバイスにアクセスできます。これは非常に広く使用されている標準であるため、あらゆる業界でイーサネットが使用されており、ほぼすべてのタイプの I/O デバイスに対して広範なベンダー サポートが提供されています。
  • シンプルで素早いセットアップ – イーサネットは、安全性、フィールドバス、少ないプログラミング、または Web サーバーなど、生産者により多くのオプションを提供します。これにより、プラントはプロトコル間を移動したり、シンプルなプラグイン方式で初めてフィールドバスを実装したりできます。多くの製品は、マスター プロトコルを自動的に認識するため、自己構成型です。
  • その他のメリット – I/O にイーサネットを使用した産業オートメーション設計のその他の小さな利点には、次のようなものがあります。電力削減、より効率的な冷却とフロア スペースの使用、およびより持続可能なプラント環境。サーバー パフォーマンスの向上、PCI およびメザニン スロットの最大化。高性能でクラスタ化されたアプリケーションのニーズに対応するために、I/O キャパシティをより適切にスケーリングする

    • I/O 用にイーサネットを追加することの短所

    イーサネット I/O の利点について詳しく説明したので、最大の欠点のいくつかについて説明します。

    イーサネットと他のテクノロジーの比較

    属性

    I/O 戦略

    ホスト常駐

    RS-232

    RS-485/422

    イーサネット
    グランド ループ許容値 悪い フェア フェア すばらしい
    標準化された ISO プロトコル層 なし レイヤー 1 レイヤー 1 レイヤー 1 ～ 3
    通信データレート すばらしい 115 Kbps 10 Mbps 10～1000 Mbps
    プラットフォームの寿命 悪い 良い 良い 良い
    拡張性 悪い 悪い フェア すばらしい
    標準化されたコネクタ なし DB9 または DB25 なし RJ-45
    ホスト コンピュータのケーブル混雑 悪い フェア 良い 良い
    ホストから I/O システムまでの距離 悪い フェア すばらしい すばらしい

    知っておくべき重要なこと

    イーサネット I/O に移行するときは、さまざまな機能を評価して適切な種類のイーサネットを取得することが重要です。次のイーサネット IOS アーキテクチャを検討してください:

    重要な機能

    アーキテクチャは別として、すべてのイーサネット IOS には評価が必要な重要な機能があります。すべての産業用 IOS は、次の一般的な機能に対してある程度のサポートを提供する必要があります:

    お手伝いします

    イーサネット プロトコルの選択は、多くの要因に依存します。しかし、ほとんどの場合、施設で使用されている PLC と顧客の要求によって決定が左右されます。 Siemens を使用している場合は、Profibus DP または ProfiNet IO が最適なオプションかもしれません。 Rockwell ControlLogix または CompactLogix を使用している場合は、EtherNet/IP または DeviceNet が最適です。アプリケーションの要件と現在のインフラストラクチャによって、意思決定が促進されます。

    EPIC には、幅広いシステムと技術に関する深い専門知識があり、世界中のプラントを支援してきました。プラントの産業オートメーション設計に最適な技術を選択する際に専門家の支援が必要な場合は、私たちがお手伝いします。

    サポートが必要な場合は、こちらからお問い合わせいただくか、314-714-1580 までお電話ください。

    もう 1 つの優れたリソース


    自動制御システム

  • 製造プロセス
  • 3Dプリント
  • 自動制御システム
  • 産業技術
    1. Connext DDSと産業用IoT：知っておくべき5つのこと
    2. あなたの仕事と自動化について知っておくべき5つのこと
    3. IMLおよびスタックモールドの自動化
    4. ABBとエリクソンが提携して柔軟な工場のワイヤレス自動化を加速
    5. 産業用自動化は、「大きく考えて投資することに失敗したことに対して代償を払っている」
    6. 自動化とサイバーセキュリティ：顧客の完全な保護
    7. ラダーロジック102：長所と短所
    8. プロトタイプ加工：プロトタイプ作成のためのCNCの長所と短所
    9. シュナイダーエレクトリックは、普遍的な産業自動化を求めています
    10. I/O 用のイーサネットの追加:産業用オートメーション設計で知っておくべき長所、短所、および重要事項
    11. ボール グリッド アレイ – その長所と短所を知る