Komunikacijska rješenja kompanije HMS Industrial Networks za Industry 4.0

18.10.2017

Koncept Industry 4.0 star je nekoliko godina, a u stručnim časopisima i člancima iz područja industrijske automatizacije gotovo je „istrošen” pojam.

Obzirom da je uz digitalizaciju proizvodnih operacija, glavna svrha koncepta povezivanje inteligentnihproizvodnih procesa, jedan od problema na putu prema konceptu Industry 4.0 je premoštavanje komunikacijskih čvorova. Taj problem se javlja na razini proizvodnog pogona kao posljedica upotrebe različitih komunikacijskih protokola na opremi za automatizaciju. Tema ovog članka su komunikacijski pretvornici, koji rješavaju problem nekompatibilnosti industrijskih protokola, komunikacijskih sučelja i bežičnog pristupa uređajima.

Transportne trake, pogoni i drugi uređaji predstavljaju krvotok proizvodnje. Većinu industrijske opreme prate i kontroliraju PLC kontroleri, koji predstavljaju „mozak” proizvodnih objekata. Na razini proizvodnog pogona prilikom povezivanja više PLC sustava u jedinstvenu mrežu često dolazi do nekompatibilnosti industrijskih protokola. Do nekompatibilnosti protokola, na primjer, može doći između dviju mreža koje se temelje na dva različita komunikacijska protokola, ili zbog različitih komunikacijskih protokola pogonske mreže i industrijskih uređaja. Slanje podataka iz PLC kontrolera u jedinstven sustav izvješćivanja i odlučivanja tada predstavlja izazov. S navedenim problemima susreću se graditelji strojeva, proizvođači uređaja, sistem integratori i krajnji korisnici, a moguće ih je riješiti na nekoliko načina. U nastavku se opisuju komunikacijski pretvornici Anybus kompanije HMS Industrial Networks.

HMS Industrial Networks nudi jednostavno rješenje za prevođenje dviju industrijskih komunikacijskih protokola putem pretvornika u obliku vanjske jedinice. Pretvornik, koji djeluje kao prevoditelj između industrijskih uređaja i nadzorne mreže zove se Anybus Communicator. HMS nudi 50 različitih verzija ovog pretvornika.

Slika 1: Anybus Communicator komunikacijsko sučelje koristi se za spajanje stroja i upravljačkog sustava.

Anybus X-Gateway pretvornici koriste se za spajanje dvije različite mreže unutar jednog proizvodnog pogona. Komunikaciju između različitih protokola moguće je jednostavno podesiti preko konfiguracijskog alata Anybus Configuration Manager. HMS nudi više od 250 verzija „X-Gateway” pretvornika, koji mogu pokriti većinu kombinacija komunikacijskih protokola.

Slika 2: Anybus X-Gateway pretvornici koriste se za pretvorbu dva različita komunikacijska protokola pri integraciji sustava unutar proizvodnog pogona.

Za potrebe proizvođača elektronike ili proizvođača strojeva dostupna su komunikacijska sučelja u obliku priključnog modula, integriranih sklopova ili komunikacijske kartice. Za komunikaciju između stroja i pogonske mreže, komunikacijska sučelja predstavljaju ulaznu točku na mrežu. Kod velike količine proizvedenih strojeva odnosno serijske proizvodnje industrijskih uređaja, ukazuje se potreba za komunikacijskim rješenjima za integraciju strojeva i opreme u komunikacijskoj mreži. Kao gotovo rješenje HMS Industrial Networks nudi priključni komunikacijski modul (vidi sliku 3). Pri proizvodnji, proizvođač mora već u fazi projektiranja planirati uporabu i umetanje komunikacijskog modula u stroj. Utor za modul mora omogućiti pravilno povezivanje komunikacijskog modula i željenog uređaja. Neka Anybus komunikacijska rješenja već imaju instaliran mrežni procesor, koji djeluje komplementarno s procesorom uređaja koji želimo povezati s mrežom.

Slika 3: Priključni moduli namijenjeni su proizvođačima elektroničkih komponenti. Integrirano rješenje omogućuje izravnu vezu s uređajima na mreži.

HMS Industrial Networks inače proizvodi tri vrste integriranih rješenja - pored priključnih modula za komunikaciju, još postoje integrirani sklopovi i komunikacijske kartice. U usporedbi s komunikacijskim pretvaračima u obliku vanjske jedinice (slike 1 i 2), trošak po instaliranoj jedinici se smanjuje s povećanjem broja proizvedenih uređaja u koje se instaliraju adapter.

Slika 4: Integrirani sklop, i kartica, za razliku od komunikacijskog modula dopuštaju izradu rješenja po mjeri.

Treća mogućnost za prevladavanje problema različitih komunikacijskih protokola je razvoj vlastitog komunikacijskog rješenja. Ta opcija zahtijeva vrijeme, resurse, i iznad svega znanje. Ako postoji potreba prevesti komunikacijske protokole samo u jednoj komunikacijskoj mreži, razvoj vlastitog rješenja se isplati za veće količine. Kada postoji potreba za komunikaciju uređaja s više različitih komunikacijskih protokola, tada je potrebno razviti rješenja za sve protokole na koje želimo spojiti industrijski uređaj. Treba napomenuti da razvoj vlastitih integriranih rješenja zahtijeva više vremena i ulaganja u fazi projektiranja i dizajna stroja.

Glavni čimbenici pri odabiru neke od ovih  opcija su troškovi komunikacijskog pretvornika, i vrijeme potrebno za razvoj vlastitog rješenja. Razvoj neovisnog rješenja (po mjeri) s jedne strane može eliminirati troškove nabave već razvijenih rješenja, ali zahtijeva vrijeme za razvoj, što u konačnici znači troškove osoblja i programiranja. Razvoj prilagođenih rješenja iziskuje troškove i vrijeme, ali donosi uređaj prilagođen dizajneru ili krajnjem korisniku. Proizvođači strojeva, s druge strane, moraju obratiti više pozornosti na razvoj funkcionalnosti i namjenu stroja, a ne probleme spajanja na mrežu.

Pri izboru odgovarajućeg komunikacijskog pretvornika potrebno je uzeti u obzir nekoliko čimbenika. Vlastiti razvoj komunikacijskog pretvornika daje kontrolu nad implementacijom rješenja, osim toga, izbjegnuta je ovisnost o vanjskim dobavljačima. Brzina prijenosa podataka u mreži dolazi do izražaja, posebno u zahtjevnim projektima automatizacije, na primjer servo i »motion« aplikacija (za razliku od jednostavnih pogona), gdje kašnjenje u prijenosu podataka nije prihvatljivo. Zaštita i sigurnost komunikacije je važna zbog povećanja integracije industrijske opreme u Internet mrežu. Različiti mrežni protokoli se razlikuju po složenosti izvedbe i funkcionalnosti koju pružaju. Važno je ponovno naglasiti da se komunikacijski protokoli stalno ažuriraju i obnavljaju, pa je potrebno osigurati rješenje koje ta ažuriranja podržava.

Komunikacijski pretvornici između različitih industrijskih protokola u obliku vanjske jedinice su najprikladniji kada je korisnik suočen s manjim brojem čvorova industrijskih protokola. U slučaju da proizvođač strojeva provodi masovnu proizvodnju uređaja, ima više smisla da se odluče za opcije koje se mogu ugraditi ili razvijati svoja vlastita rješenja, gdje se cijena po jedinici smanjuje zbog velikih količina. HMS Industrial Networks isporučuje komunikacijske adaptere u obliku „vanjskih” konvertera, spremnih za upotrebu. Osim toga, na raspolaganju su komunikacijska sučelja, također spremna za upotrebu, ali je na stroju potrebno predvidjeti odgovarajuće mjesto za instalaciju (utor za umetanje).

Još jedno od komunikacijskih rješenja tvrtke HMS je bežično povezivanje uređaja ili mreže koja se nalazi na teško dostupnim mjestima. Anybus Wireless Bridge i Wireless Bolt su rješenja koja omogućavaju bežično povezivanje između mreža i bežični pristup uređajima. Wireless Bridge predstavlja bežičnu pristupnu točku za povezivanje mreža, gdje se mreža i Wireless Bridge povezuju putem Etherneta ili serijske komunikacije. Povezivanjem dva Wireless Bridge-a, moguće je uspostaviti bežični prelaz između dviju mreža. Wireless Bolt predstavlja bežičnu pristupnu točku za potrebe bežičnog povezivanja stroja, gdje uređaj i pristupnu točku spajamo putem Etherneta, CAN-a ili serijske komunikacije. Wireless Bolt predstavlja bežičnu pristupnu točku stroja koji je moguće povezati s pametnim uređajem (telefonom ili tabletom). Bežična komunikacija se u oba slučaja vrši putem Bluetooth ili WLAN komunikacijskog protokola.

Primjenom rješenja u slučaju Wireless Bolt-a moguće je uspostaviti koncept »Bring-your-own-Device« gdje operater ili održavatelj pristupaju stroju preko tableta ili pametnog telefona, bez potrebe za fizičkim pristupom stroju putem HMI sučelja. Dakle, moguće je smanjiti troškove rada i održavanja te olakšati rad osoblja, jer bežični pristup omogućuje daljinsko podešavanje parametara, rad i održavanje strojeva, koji se nalaze na udaljenim ili teško dostupnim lokacijama.

Slika 5: Koncept »Bring-your-own-Device« omogućuje parametrizaciju i održavanje preko pametnih uređaja.

Kompanija HMS Industrial Networks iz Švedske slovi kao proizvođač uređaja za komunikaciju između različitih industrijskih protokola, industrijskih Ethernet mreža i rješenja za daljinski pristup uređajima. Drugim riječima, HMS rješenja omogućuju komunikaciju između industrijskih uređaja, na način koji omogućava uvjete za uspostavu koncepta Interneta stvari i Industry 4.0.

Članak je preuzet prema:

1. „The guide to connecting automation devices to industrial networks“, Whitepaper, HMS Industrial Networks.

2. katalozima HMS Industrial Networks – Anybus Wireless i Anybus Gateways.

Inea CR d.o.o. Lošinjska 4A, 10000 Zagreb.

Više o opremi HMS: http://www.hms-networks.com/.

Za više informacija:

Tel: + 385 (0)1 3694 001

e-mail: info@inea.hr

Web: www.inea.hr