Výrobní společnosti dnes musí čelit výzvám digitalizace a jsou tak pod velkým tlakem používat co nejmodernější technologie.
Kromě vysoké výkonosti vlastní technologie a větší dostupnosti výrobních strojů a zařízení je požadována také vyšší flexibilita výrobních zařízení jak ve fázi návrhu a uvádění do provozu, tak i při následné údržbě. Robustní a spolehlivé komunikační sítě, které umožňují přenášet data jak horizontálně tak vertikálně, jsou nepostradatelné pro digitalizaci výroby. Důležitým prvkem vysoce výkonných sítí jsou switche průmyslového Ethernetu, které splňují standardy průmyslové automatizace a zároveň standardní IT mechanismy. Čtyři nové varianty průmyslových ethernetových switchů Scalance společnosti Siemens jsou vhodné pro všechny oblasti automatizované výroby a mohou usnadnit váš přechod k digitalizaci procesního i výrobního průmyslu.
Průmyslové komunikační sítě – základní prvek digitalizace výroby
Průmyslové sítě tvoří základ efektivní výroby. Neustále se zvyšuje množství dat dodávaných inteligentními komponenty, které musí vždy spolehlivě dorazit do svého cíle. Ethernet podle normy IEEE 802.3 se stal ideálním standardem pro komunikaci v drtivé většině společností. Výhody jsou jednoznačné: kompatibilita s internetem, vysoká datová propustnost a téměř žádná hranice mezi firemním IT a průmyslovou částí sítě. To znamená, že výrobní linky, stroje a zařízení dnes nekomunikují pouze horizontálně, ale také přenáší data vertikálně do vyšších úrovní a až po systémy založené na cloudových technologiích. V závislosti na velikosti výrobního závodu jsou sítě založené na Ethernetu děleny do různých částí. Linky a stroje, které si navzájem vyměňují svá data až na úrovni jednotlivých komponent, jsou bezpečně propojeny do ucelené výrobní sítě. Pokud se výroba uskutečňuje v několika průmyslových budovách, má smysl seskupení veškeré průmyslové komunikace do vysoce výkonných páteřních výrobních sítí ještě předtím, než je výrobní část sítě připojena k firemní síti vyšší úrovně. Jedině prostřednictvím takto strukturovaných sítí je možné zajistit vysokou provozní spolehlivost i datovou prostupnost sítě. Zároveň je zajištěna transparentnost průmyslové sítě s ohledem na jednotlivé výrobní linky a stroje. Centralizované nástroje pro správu a monitorování pomáhají sledovat stav sítě a přenos dat ve výrobní síti po celou dobu provozu. Zatímco sítě výrobní budovy a firemní páteřní sítě jsou v mnoha společnostech velmi podobně strukturované, na úrovni jednotlivých výrobních linek a strojů existuje mnoho rozdílných typů topologií.
PROFINET – standard průmyslového Ethernetu pro výrobní i procesní automatizaci
Dnes se může zdát, že nikdy neexistovalo nic jiného než řešení na bázi Ethernetu. Ve skutečnosti se kancelářská a průmyslová komunikace vyvíjely nejprve odděleně. Globalizace a požadavek přístupovat k jednotlivým výrobním linkám a strojům prostřednictvím internetu vedly ke vzniku společného komunikačního standardu. Zpočátku se průmyslové sběrnice jako Profibus uchytily v průmyslu odděleně a stalo se tak zcela oprávněně. Výroba musí splňovat požadavky jako jsou determinismus, funkční bezpečnost a diagnostika. Jeden komunikační standard jak pro svět IT tak i pro průmyslové nasazení - „čistý Ethernet“, na všechny tyto požadavky nestačil. Byla vytvořena nová norma respektující požadavky průmyslu založená na Ethernetu, a tak se zrodil PROFINET! PROFINET je otevřený průmyslový standard (nezávislý na specifickém výrobci), založený na Ethernetu, vhodný pro různé oblasti použití a aplikace v průmyslové automatizaci. Profinet kombinuje výhody klasického Ethernetu – jako jsou vysoká přenosová rychlost, mobilita díky bezdrátovým technologiím a flexibilní použití rozmanitých topologií sítě, navíc s výše uvedenými výhodami sběrnice Profibus.
PROFINET je vhodný také pro rychlé výrobní procesy, se kterými se můžeme setkat zejména u výrobních strojů nebo v logistice. PROFINET je vhodný komunikační standard i v procesním průmyslu, protože robustnost protokolu je vhodná také pro prostředí v těchto náročných podmínkách jako např. ropném, plynárenském a chemickém průmyslu. Robustnost komunikačního protokolu však není vše, protože bez správné síťové infrastruktury PROFINETová data nedosáhnou své cílové destinace. Zavisí rovněž na hardwarovém provedení síťových komponent.
Čtyři varianty provedení switchů pro různé oblasti použití
V závislosti na aplikaci mohou být stroje a zařízení umístěny ve výrobních budovách, ve venkovním prostředí, mohou být vystaveny náročným okolním podmínkám nebo mohou pracovat ve výbušném prostředí. Bez ohledu na použití – komunikace mezi jednotlivými zařízeními a jinými částmi sítě musí být vždy spolehlivá, robustní a bezpečná. To zajišťují síťové komponenty, které mají příslušné vlastnosti pro danou aplikaci.
Čtyři nové varianty průmyslových ethernetových switchů řady Scalance X-200 jsou navrženy přesně podle těchto potřeb. Siemens tak nabízí dostupné síťové komponenty pro použití a implementaci všech nutných požadavků moderních průmyslových sítí, jak na úrovni celých strojů, tak i jejich zařízení nebo částí. Například s komponenty Scalance XB-200 mohou být nákladově optimálně řešeny malé sítě strojů a zařízení, kde například provozní teplotní podmínky odpovídají základním průmyslovým požadavkům. Funkce switchů jako jsou nastavení redundantních síťových struktur protokolem MRP (Media Redundancy Protocol), integrace switchů do jednotného inženýrského nástroje TIA Portal a možnost diagnostiky celého systému pomocí protokolu PROFINET jsou platné pro všechny typy switchů produktové řady Scalance X-200. Možnost sledování kvality optických kabelů umožňuje naplánovat preventivní údržbu a zabraňuje zbytečným neplánovaným odstávkám. Tyto rozšířené a i mnohé další funkce jsou podporovány novou produktovou řadou Scalance XC-200. Scalance XC-200 je nástupcem velmi dobře zavedené řady Scalance X-200. A dříve známé funkce dále rozšiřuje. S datovou rychlostí až 1 Gbit/s je umožněno vysoce výkonné uplink připojení k výrobní síti. Navíc funkce standby zvyšuje možnosti redundance sítě i v případě selhání switche. Homologace/osvědčení např. i pro výbušná prostředí EX zóna 2 a železnice rozšiřují možnosti aplikací těchto průmyslových ethernetových switchů. Drážní norma EN 50155 a norma požární ochrany EN 45545 pro použití switchů ve vlacích jsou podporovány zařízeními produktové řady Scalance XP-200, které navíc poskytují ochranu krytím do úrovně IP65. Tato varianta je proto ideální i pro instalace bez nutnosti umístění v rozvaděči. Kromě metalického připojení M12 konektory s rychlostí až 1 Gbit/s nabízí tato řada switchů také možnost napájení až osmi zařízení po datových kabelech (PoE – Power over Ethernet) jako jsou WLAN access pointy nebo optické čtečky. To značně snižuje nároky na zapojení a kabeláž, protože stejný kabel je použitý jak pro napájení tak i pro přenos dat. Pro velmi rychlé výrobní procesy (motion control) vyžadující maximální přesnost a sychronizaci všech částí je k dispozici switch Scalance XF204-2BA IRT dostupný v hardwarovém provedení shodném s decentrálním systémem Simatic ET200SP. Nejen stejný formát, ale hlavně podpora přenosu izochronních datových paketů PROFINET s podporou časové synchronizace IRT umožní tento požadavek naplnit. Navíc kombinace zmíněných periferií a IRT switche umožní dokonce i bezeztrátový přenos IRT paketů i v případě poruchy jednoho kabelu díky podpoře kruhové redundance s mechanismem plánované duplikace paketů - MRPD (media redundancy with planned duplication).
Y-switch pro spojení S2 komponentů pro vysoce dostupné systémy
Kromě switche Scalance XF204-2BA IRT existují další dva zástupci této produktové řady, které jsou vhodné zejména pro procesní průmysl. S vlastnostmi hardwaru jako jsou např. pokrytí elektronických obvodů pryskyřicí (conformal coating) a vyhovění normám NAMUR NE 21, mohou být switche Scalance XF204-BA a Scalance XF204-BA DNA použity ve velmi náročných klimatických prostředích. Zejména pak Scalance XF204-2BA DNA zaujímá zvláštní postavení mezi switchy. Je totiž vybaven takzvanou funkcí Y-switche, která dovoluje integraci S2 zařízení do vysoce dostupných R1 systémů. Nová jednotka Simatic CFU, umožňující například připojení Profibus PA procesních přístrojů, je typickým zástupcem S2 zařízení s protokolem PROFINET, kterou lze provozovat ve vysoce spolehlivých a dostupných systémech v kombinaci s řídicím systémem Simatic S7-400H. Redundantní systémy typu R1 umožňují realizovat komunikaci přes dvě nezávislá rozhraní tak, jak je to možné například u nové jednotky vzdálených vstupů a výstupů Simatic ET 200SP HA. Právě zmíněný Y-switch umožní připojení S2 zařízení do kruhu a zároveň tento kruh připojit k R1 systému. Lze tak dosáhnout digitalizace i v procesní automatizaci – také díky flexibilnímu použití různých rozhraní (metalické, optické). Díky různým bus adaptérům, které jsou shodné pro Simatic ET 200SP i pro zařízení Scalance XF204-2BA, proto je možná volba různých kombinací díky výběru potřebných bus adaptérů s příslušnými rozhraními. Existují adaptéry pro připojení klasických metalických kabelů (konektory RJ45), optických kabelů (skelné nebo plastové optické) nebo případně kombinace metalického a optického připojení.
Průmyslová komunikace – klíčový element digitalizovaného závodu
Požadavky na průmyslové sítě se neustále zvyšují. V budoucnu budou muset být firmy schopné pohodlně spravovat stále větší množství dat v kombinaci s rostoucím počtem chytrých zařízení v průmyslových sítích. Díky použití osvědčených standardů PROFINET a OPC UA můžeme realizovat digitalizaci v průmyslu Prostřednictvím výkonných síťových prvků, otevřeným protokolům a zabezpečené komunikaci od jednotlivých akčních členů až do cloudu je celé technologické řešení realizováno pouze v jedné síti. Bezproblémové fungování nových průkopnických technologií/sítí zajišťuje elosvětově dostupné know-how výrobců a partnerů, stejně jako vyškolený a certifikovaný servisní personál a poskytují tak ochranu investice od plánování až po uvedení do provozu. Průmyslová komunikace je proto klíčovým prvkem pro moderní společnosti a čtyři různé varianty průmyslových switchů řady Scalance X-200 představují ideální řešení takových digitalizovaných sítí.
