Что такое распределенный ввод-вывод? – Децентрализованная периферия в ПЛК

В этой статье мы поговорим о децентрализованной периферии или распределенном вводе-выводе, мы не будем рассматривать портал TIA, мы просто обсудим, что такое распределенный ввод-вывод и зачем он нам нужен.

Содержание:

• Что такое внешняя периферия или распределенный ввод-вывод?
• Простой пример, объясняющий необходимость распределенного ввода-вывода.

o 1 машина с ПЛК на машине.
o 1 машина с ПЛК находится далеко в безопасном месте.
o 2 или более машин с одним и тем же ПЛК
o наличие уже установленной машины с разными модулями ввода-вывода (файлы GSD)

• заключение

Внешняя периферия

Устройства распределенного ввода-вывода — это устройства, используемые в системах автоматизации и управления. Они действуют как посредники между центральным контроллером (ПЛК) и различными датчиками и исполнительными механизмами, установленными в вашем процессе автоматизации. Представьте их как посланников, которые собирают информацию с датчиков и передают команды исполнительным механизмам.

Распределенный ввод-вывод

Этот распределенный подход упрощает проводку, вместо того, чтобы все провода шли напрямую к ПЛК, вы устанавливаете эти распределенные устройства ввода-вывода на стороне машины. Они собирают информацию с датчиков (например, температуры или движения) и отправляют команды исполнительным механизмам (например, двигателям или клапанам). Это обеспечивает бесперебойную работу всей системы, с меньшим количеством проводов, а также упрощает управление и расширение, что приводит к повышению гибкости системы.

В следующем разделе мы воспользуемся несколькими примерами, чтобы объяснить идею и необходимость распределенного ввода-вывода более простым способом.

Простой пример, чтобы объяснить необходимость распределенного ввода-вывода

Предположим, что у нас есть производственная машина, эта машина управляется через ПЛК, любой тип ПЛК, см. рисунок 1.

Рисунок 1. Производственная машина, управляемая через ПЛК.

Как вы можете видеть, ПЛК, управляющий машиной, установлен на поле со стороны машины. Как мы знаем, ПЛК предназначены для работы в суровых условиях, поэтому не так уж и плохо установить ПЛК на стороне машины, поскольку мы знаем, что он сможет выдерживать различные условия эксплуатации, связанные с машиной, будь то высокая температура окружающей среды, влажность, вибрация и т. д.

Теперь, что если нам нужно изменить наш процесс и усилить контроль над машиной, то есть нам нужно увеличить количество входов и выходов машины, это будет означать, что нам понадобится более крупный ПЛК с большим количеством входов/выходов или, по крайней мере, нам нужно будет добавить модули входов/выходов к текущему ПЛК.

Вы должны знать, что добавление дополнительных модулей входов/выходов к текущему ПЛК будет зависеть от ПЛК, который вы выбрали для своего проекта, поскольку каждый ПЛК имеет максимальное количество входов/выходов, которое вы можете добавить к ПЛК.

Итак, если дополнительное количество вводов-выводов, которое нам нужно, превысит максимальное количество вводов-выводов, которое я могу добавить в ПЛК, то мне придется приобрести более крупный ПЛК, и это будет означать переписывание вашего программного обеспечения для нового ПЛК или, по крайней мере, миграцию вашего проекта. Смотрите рисунок 2.

рисунок 2. Более крупный ПЛК для нового расширения машины.

Итак, с новым расширением нам пришлось приобрести более крупный ПЛК.

ТЕПЕРЬ мы сказали, что ПЛК можно установить в полевых условиях, и он рассчитан на работу в суровых условиях, но обычно этого не происходит, и обычно ПЛК устанавливается далеко в хорошо кондиционированном и защищенном месте, например, в комнате ЦУД.

Это означает, что каждый входной или выходной сигнал нашего процесса должен быть подключен со стороны машины к ПЛК в комнате ЦУД, поэтому, если у меня 100 сигналов вводов-выводов, мне придется протянуть 100 сигнальных кабелей между машиной и ПЛК. И если мне понадобится сделать какое-либо расширение в будущем, мне придется протянуть дополнительные новые кабели. Смотрите рисунок 3.

Рисунок 3. Установка ПЛК внутри помещения MCC.

Как вы можете видеть, теперь нам нужно протянуть кабель между ПЛК и машиной для каждого сигнала ввода-вывода, который есть в нашем процессе. Это может быть приемлемо для небольшой машины с небольшим количеством вводов-выводов, но не так уж и для большого процесса с большим количеством вводов-выводов.

Поскольку это будет включать прокладку большого количества кабелей, это увеличит стоимость этого процесса, а также приведет к новым проблемам, которые необходимо решить, таким как кабельные каналы, совместимость с ЭМС, кабельные лотки и другие дополнительные соображения.

И вот здесь внешние периферийные устройства или модули распределенного ввода-вывода становятся очень полезными. Смотрите рисунок 4.

Рисунок 4. Использование устройства распределенного ввода-вывода.

Модуль распределенного ввода-вывода — это просто модуль ввода-вывода, который может быть установлен на стороне машины для сбора всех входов процесса и отправки их в ПЛК, а также для получения выходного сигнала от ПЛК и отправки его в соответствующие исполнительные устройства.

Как вы можете видеть на рисунке, соединение между ПЛК и машиной теперь осуществляется путем протягивания кабеля связи между устройством распределенного ввода-вывода и ПЛК. Устройства распределенного ввода-вывода имеют множество возможностей связи, в нашем примере мы предположили связь Profinet, отсюда и зеленый цвет.

Использование устройства распределенного ввода-вывода даст вам преимущество расширения ваших технологических вводов-выводов без необходимости установки более крупного ПЛК. Вы просто добавите новые вводы-выводы к своему устройству, а связь между ПЛК останется прежней с использованием Profinet или любого другого метода связи.

Вы даже можете управлять совершенно новой машиной с помощью того же ПЛК, вам просто нужно будет протянуть новый кабель связи от ПЛК к новой машине. См. рисунок 5.

рисунок 5. Управление 2 машинами с помощью одного ПЛК.

Как видите, для управления совершенно новой машиной с помощью моего ПЛК мне понадобится только один дополнительный кабель связи от ПЛК и машины. Конечно, вам нужно убедиться, что возможности вашего ПЛК позволяют обрабатывать и управлять двумя машинами.

Еще один момент: распределенные вводы-выводы можно использовать с разными марками ПЛК, то есть я могу использовать разные марки распределенных вводов-выводов с ПЛК Siemens. См. рисунок 6.

рисунок 6. Использование различных марок распределенных вводов-выводов.

Как вы можете видеть на рисунке, одна машина использует распределенное устройство ввода-вывода SIEMENS, а другая машина использует распределенное устройство ввода-вывода Schneider, и обе они будут управляться через один и тот же ПЛК.

Вывод

• Распределенные устройства ввода-вывода используются для расширения зоны действия системы управления, позволяя подключать большое количество датчиков и исполнительных механизмов на больших расстояниях.
• Распределенные вводы-выводы сокращают количество требуемых проводов по сравнению с традиционным соединением сигналов машины и ПЛК.
• В системе распределенных вводов-выводов легко добавлять или удалять устройства, что делает ее высокомасштабируемой и надежной.