Návrh, plánování a realizace průmyslových komunikačních sítí pro strojní zařízení a systémy vyžaduje dokonalou znalost automatizačních technologií a musí zohledňovat hlavní požadavky pro zapojení dat do sítí, tedy spolehlivost, otevřenost a flexibilitu.
Zvláště u strojních zařízení s vysokým stupněm automatizace je elektroinstalace často velmi složitá a koncepce zapojení samostatnými vodiči zde naráží na své meze, proto při stavbě těchto strojů volí konstruktéři především sběrnicové systémy s datovou komunikací.
Dnešní výrobní zařízení musejí být flexibilní a musejí umožňovat snadné provádění změn. Z tohoto důvodu je správný návrh topologie sítě klíčem k dosažení spolehlivosti funkcí strojů a systémů ve vztahu k datům a k zajištění toho, aby byl v souladu s aktuálními požadavky.
V digitalizaci je nezbytná také kompatibilita různých systémů a součástí. Široká škála zařízení musí mezi sebou nejen komunikovat, ale také musí být vzájemně mechanicky spojena.
Klíčový je výběr správné sběrnice: Profibus nebo Profinet?
Používání klasické sběrnice Profibus má v dnešní době spíše nevýhody. Již není plně podporována a funguje pouze v liniové topologii. Kromě toho používání dlouhých sběrnicových kabelů může znamenat rozsáhlá opatření na odstranění závad v rámci sběrnice. Z těchto důvodů se stále častěji využívá v automatizačních systémech přechod na bází Ethernetu pomocí sběrnice ProfiNet.
ProfiNet je založen na průmyslovém ethernetovém standardu pro přenos dat a nejenže umožňuje připojení v místě instalace, ale zaručuje také kombinaci s průmyslovými funkcemi informačních technologií. Není vyžadován žádný zakončovací odpor.
Zároveň ProfiNet zkracuje časy pro instalaci a prostoje prostřednictvím automatického řízení topologie. Zařízení ProfiNet mají funkci "plug and play". V topologii je možné je snadno instalovat a nahrazovat a jsou automaticky programována řídicím systémem, bez potřeby jakékoli konfigurace.
ProfiNet je otevřená topologie, která podporuje různé topologie, které se realizují pomocí switchů. Vhodně zvolená topologie je základem optimalizace síťové instalace strojů a zařízení. Každá topologie sítě má své výhody i nevýhody.
Sběrnicová / Liniová topologie
- Výhody: snadná instalace, krátká vedení
- Nevýhody: omezené rozšíření sítě, přerušení kabelu = výpadek sítě, složité přístupové metody
Kruhová topologie
- Výhody: rozdělené řízení, velké rozšíření sítě
- Nevýhody: náročné hledání závad, při poruše výpadek sítě, velká náročnost kabelové instalace
Hvězdicová / Stromová topologie
- Výhody: snadné síťové propojení, snadné rozšíření, vysoká odolnost proti výpadku
- Nevýhody: velká náročnost kabelové instalace, výpadek sítě při výpadku nebo přetížení hubu / uzlu
Smyčková (mesh) topologie
- Výhody: decentralizovaný řídicí systém, nekonečné rozšíření sítě, Odolnost proti výpadku
- Nevýhody: náročná správa, drahé a kvalitní síťové propojení
Výběr správného switche
Switche slouží jako spojovací prvky mezi PLC řízením a Ethernetovými účastníky. Dokáží číst příchozí data a odesílat je k příslušným zařízením. Výkon sítě tak závisí na výkonu switchů. Switche se kromě toho také používají jako sběrnicový switch pro propojení různých sběrnicových modulů. Switch může být spravovaný nebo nespravovaný. Volba mezi nespravovanými a spravovanými switchi je tak nakonec omezena na potřeby a funkce zařízení.
Řízené switche
Nabízejí rozsáhlé možnosti pro konfiguraci portů a zařízení. Přejímají důležité funkce pro analýzu chyb, diagnostiku sítě a mechanismy redundance. Tyto switche optimalizují přenos dat, avšak zvyšují pracnost při konfiguraci a tím celkové náklady. Jejich využití v síti však poskytuje výhody, které nabízejí vyšší kontrolu i v případech, kdy je požadován vzdálený přístup.
Nespravované switche
Poskytují ethernetovým zařízením síťová připojení Plug and Play, aby mohla navzájem komunikovat, bez potřeby programování a jakéhokoli nastavování. Jako prostředníci přidávají do sítě další porty, nenabízejí však inteligentní funkce, ani nemohou řídit síťový provoz.
Nezapomínejte na konektory a propojovací kabely
Spojovací technologie se mnohdy podceňují a zapomíná se, že je třeba je volit i s ohledem na konkrétní funkce a požadavky strojního zařízení a také s ohledem na prostředí ve kterém bude stroj pracovat. Jiné kabely a konektory použijete do hygienického prostředí, kde se stroje čistí pod vysokým tlakem a agresivními čistícími prostředky a jiné do částí, které jsou např. silně mechanicky namáhány a kde dochází k častému pohybu konektorů. Volba správných kabelů a konektorů tak často představuje značné výzvy.
Pro řešení aplikací v krytí IP20 se využívají kabely se souvislým 360° stíněním pro spolehlivý přenos dat a s konektory RJ45. Pro aplikace v krytí IP67 se využívají konektory M12 s kódováním X nebo Y. Konektory M12 s X-kódováním umožňují vysoké přenosové rychlosti a konektory M12 s Y-kódováním zajišťují současně přenos dat a napájení.
Inovativní v oblasti komponent pro tvorbu komunikačních sítí strojních zařízení a systémů je společnost Murrelektronik, která v několika zveřejněných scénářích představuje, jak řízení datového provozu pomocí switchů nabízí příležitosti k používání správných technologií pro nalezení správného řešení při odpovídající ceně.
