השתמשו במודולי קישור חכמים חדשניים כדי להעניק שקיפות נתונים ברמת-השטח באוטומציה תעשייתית

לרשותם של מתכנני אוטומציה תעשייתית עומד חידוש רב-עוצמה: מודול קישור חכם (ILM) היכול לחבר מפסק זרם סטנדרטי וקונטקטור כדי ליצור מזין עומסים דיגיטלי חכם עבור אתחול מנועים ויישומי פילוג חשמל אחרים. הוא מתאים עבור התקנות חדשות או שדרוגים.

ה-ILM הופך ציוד מיתוג קונבנציונלי להתקן חכם עבור מיתוג, הגנה ובקרה, בנוסף לניטור בזמן-אמת של מתח, זרם, אסימטריית פאזות, אירועי עומס-יתר ועוד. פונקציות הדיאגנוסטיקה המשולבות מזרזות תיקון שגיאות ותומכות בתחזוקה חזויה, משפרות את האמינות ואת זמינות ההתקן.

מערכת ILM היא גמישה ביותר וניתן להשתמש בה עם מגוון של מפסקי זרם וקונטקטורים. בנוסף, קיימים מזיני עומס חכמים (ILF) מורכבים-מראש המשתמשים ב-ILM בהספק של עד 20 כ"ס ו-460 וולט. מודול I/O‏ מבוזר שני תומך בדיגיטציה כלל-רשתית, שקיפות נתונים ואופטימיזציה של ביצועים.

Siemens‏ מציעה 50,000 צירופי מודולים עבור המתכננים עבור יצירת פתרונות דיגיטציה מקיפים מהשטח ועד לענן. קו המוצרים כולל את מודולי ILM שהוצגו לאחרונה ומודולים משלימים של מערכת I/O‏ מידרגית, גמישה ומבוזרת.

המערכת המודולרית SIRIUS של Siemens‏ מספקת משפחה רחבה והרמונית של צירופי התקנים שנבדקו ואושרו, המבטיחה תאימות ואמינות עבור פריסה כלל-עולמית. קיימים רכיבים לכיסוי כמעט כל יישומי בקרה תעשייתית, החל ממיתוג פשוט ועד להגנה וניטור מורכבים של מנועים (איור 1).

איור 1: המערכת המודולרית SIRIUS של Siemens‏ היא פורטפוליו מקיף, גמיש וחוסך-מקום של רכיבי בקרה תעשייתיים עבור מגוון רחב של יישומים. (מקור התמונה: Siemens‏)

שקיפות עד לרמת השטח הופכת לחשובה יותר ויותר, אך לא כל ההתקנים מחוברים לרשת האוטומציה. משמעות הדבר היא שנתונים חשובים עלולים להיות חסרים. ה-SIRIUS 3RC7 ILM‏ החדשניים של Siemens‏ משנים זאת.

בעוד שמערכת מודולרית כוללת של SIRIUS משתרעת על פני מספר גדלים סטנדרטיים (S00 עד S12) וכוללת התקנים היכולים להתמודד עם עד 250 קילוואט, מערכות 3RC7 ILM החדשניות מיועדות לשימוש ביישומים קטנים עד בינוניים של עד כ-15 קילוואט ובגודלי מסגרת S00 ו- S0. זהו בדיוק מגוון היישומים שלעתים מוזנחים בעת קליטת נתוני ביצועים ברמת התקן שטח.

מודולי ILM מתאימים עבור מגוון רחב של יישומים, כולל מערכות מסועים, פעולות ערבול וריסוק, ציוד אוורור ושאיבה, שנאי פילוג חשמל, מנורות פריקה בגז והתקנים דומים.

Siemens‏ מציעה ILMs עם תכנים עתירי-מאפיינים הכוללים טכנולוגיית מיתוג היברידית המשלבת מוליכים-למחצה להתנעת ועצירה מבוקרות של מנועים, וממסרים עבור פעולה רצופה וחיסכון באנרגיה. התוצאה היא עמידות משופרת, יעילות אנרגטית גבוהה יותר ותחזוקה מופחתת.

מודולי ILM עתירי-מאפיינים מעניקים גם פונקציונליות משופרת של ניטור אנרגיה מעבר לגרסה הסטנדרטית, כולל מדידת מתח פאזה, הספק וגורם הספק של העומס המחובר.

קיימים מודולי ILM התומכים בהתנעת מנוע חד-כיוונית (דגמים ישירים) ובהתנעת מנוע דו-כיוונית (דגמים הופכים). דגם 3RC71401EE10‏ הוא דוגמה למודול ישיר עתיר-מאפיינים המדורג עבור 0.4 אמפר עד 4 אמפר ועד _AC‏V‏ 690‏ בגודל מסגרת S00.

מודולים הופכים מנהלים שני קונטקטורים באמצעות לוגיקה משולבת כדי לטפל ברצף התזמון ובאינטרלוק של שני הקונטקטורים כנדרש עבור שינוי כיוון המנוע, ובכך לפשט את התכנות של בקר הלוגיקה הניתן-לתכנות (PLC‏). דגם 3RC71414EE11‏ הוא מתנע הופך עם מיתוג היברידי, המדורג עבור 3.5 אמפר עד 32 אמפר ועד _AC‏V‏ 690‏, בגודל מסגרת S0 (איור 2).

איור 2: ILM‏ מתנע הופך גודל S0‏ עם מיתוג היברידי. (מקור התמונה: Siemens‏)

חיבורי Push-in‏

מחברי Push-in המשמשים עם ILMs והתקנים אחרים מעניקים חיווט מהיר יותר, אמין יותר ועמיד בפני רעידות. הם גם מקצרים את זמן ההתקנה ומשפרים את זמינות המערכת. שלושה מבין היתרונות הרבים שלהם כוללים:

• ההתקנה מהירה יותר משום שניתן להכניס חוטים, במיוחד אלו עם טבעות הידוק (Ferrule‏), ישירות ללא כלים, תוך קיצור זמן החיווט בעד 50% בהשוואה להדקי בורג.
• חיווט כניסה-קדמית מאפשר צפיפות חיווט גבוהה יותר בארונות בקרה ופתרונות קומפקטיים יותר.
• מנגנון הקפיץ מעניק לחץ עקבי, ומונע את האפשרות להידוק יתר או תת-הידוק הקשור לחיבורי בורג. מנגנון הקפיץ מספק גם חיבור חזק ובטוח בעקביות והוא עמיד בפני רעידות. זה חוסך את הצורך בבדיקה תקופתית והידוק-מחדש הנדרשות עבור הדקי בורג, ומבטיח פעולה רצופה ואמינה (איור 3).

איור 3: ה-ILMs‏ של Siemens‏ משתמשים בטכנולוגיית מחברים מסוג קפיץ שהיא חזקה, חסינה מאוד בפני רעידות ותומכת בהתקנה מהירה. (מקור התמונה: Siemens‏)

ביישומי שדרוג, חיוני לוודא שהרכיבים הקיימים משתמשים בטכנולוגיית מחברים מסוג קפיץ כדי להבטיח תאימות עם רכיבי ILM דגם 3RC7‏.

בנוסף לשימוש ב-ILMs‏ דגם SIRIUS 3RC7 לבניית פתרונות דיגיטליים, ה-ILMs‏ זמינים כחלק מיחידות שלמות ומורכבות-מראש. מכללים מחווטים-במלואם ומחוברים מכנית אלה נקראים מזיני עומס חכמים (ILF).

מזיני טעינה חכמים

ILF‏ מורכב מ-ILM‏ 3RC7 ובנוסף קונטקטור ומפסק זרם להגנת מנוע. ILFs זמינים עבור התנעה ישירה או עבור יישומים הופכים.

לדוגמה, מתנע ישיר מזין עומס חכם עתיר-מאפיינים 3RA84121EE10‏ מדורג עבור 0.4 אמפר עד 4 אמפר ועד _AC‏V‏ 690‏. הוא בגודל מסגרת S00 ומורכב מ-3RC7140-1EE10 ILM, מפסק זרם 3RV2311-1EC20‏ וקונטקטור 3RT2017-2BB42‏ (איור 4).

איור 4: מבט מפוצץ של גודל S00 (משמאל) ו-S0 (באמצע), ומכלל מזין טעינה חכם 3RA8 שלם בגודל 00 דגם 3RA8412-1EE10 (מימין). (מקור התמונה: Siemens‏)

ניתן להשתמש ב-ILFs‏ במקומות בהם נעשה שימוש בעבר בשילובים של מגני מתנע מנוע, קונטקטורים וממסרי עומס-יתר. הם מעניקים דרך מהירה ופשוטה למודרניזציה ולדיגיטציה של פעולות. את שני ה-ILMs‏ 3RC7‏ ו-3RA8‏ ניתן לשלב במהירות בתוך ארונות בקרה באמצעות מערכות I/O‏ SIMATIC ET 200‏.

אינטגרציית רשתות

מערכות I/O‏ ET 200, כמו ET 200SP, ET 200MP ו-ET 200pro, הן משפחות מוצרים ספציפיות בתוך פלטפורמת SIMATIC ET 200. כל משפחת מוצרים מותאמת עבור צרכים שונים, כגון ארונות בקרה (ET 200SP/MP) או התקנות בשטח (ET 200AL/pro), עם דרישות ביצועים, צפיפות ועמידות לסביבה.

לדוגמה, ה-ET 200SP, עם התכן הקומפקטי וטכנולוגיית מחבר Push-in שלו, מתאים היטב לשימוש עם ILMs ו-ILFs. המאפיינים כוללים יכולת דיאגנוסטיקה משופרת עבור פתרון בעיות מהיר יותר והחלפה-חמה של מודולים עבור זמינות גבוהה. משפחות אלו הן גם מידרגיות ביותר. ניתן לחבר עד 16 ILMs‏ בטור ב-Daisy-Chain‏.

ה-3RC7 ILM מתוכנן עבור פאנלי בקרה מחוברים מודרניים ותומך בתקשורת רבת-פרוטוקולים באמצעות Ethernet. הפרוטוקולים הנתמכים כוללים PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP ו-OPC UA.

ה-ET 200SP המורכב בארון פועל כשער, ואוסף נתונים מ-ILMs‏. הנתונים נשלחים לבקר (PLC) דרך מודול ממשק ET 200SP המגשר על הפער בין התקני שטח כמו ILMs, רשת הבקרה והתפעול (OT) ורשת המידע (IT). הוא תומך בתובנות מפורטות יותר בזמן-אמת לגבי ביצועי ההתקן ברמת-השטח (איור 5).

איור 5: פלטפורמת ה-I/O‏ SIMATIC ET 200SP (במרכז למטה) יכולה לחבר ILMs‏ או ILFs‏ SIRIUS (במימין למטה) לרשתות OT ו-IT. (מקור תמונה: Siemens‏)

התקנה מהירה

לאחר שהתקבלה ההחלטה להוסיף שקיפות נתונים להתקני שטח, ה-ILMs‏ ו-ILFs‏ SIMATIC‏, בשילוב עם פלטפורמת ה-I/O‏ ET 200, תומכים בהתקנה והפעלה מהירות וגמישות. זה מאפשר לארגון ליהנות במהירות מיתרונות זמינות נתונים משופרת.

כבלים לחיבור ILMs ו-ILFs זמינים בשלושה אורכים, 0.75 מטר, 1.5 מטר ו-2 מטר, לתמיכה בגמישות ארונות הבקרה. גמישות ההתקנה נתמכת עוד יותר עם כבלים באורך 0.5 מטר, 2 מטר, 5 מטר ו-10 מטר עבור חיבור ILMs‏ ו-ILFs‏ עם בקרי ET 200‏.

פורטל האוטומציה המשולבת במלואה (TIA) של Siemens‏ הוא סביבת תכנון ותכנות הפרויקטים של החברה עבור אוטומציה, ויזואליזציה וטכנולוגיית דחיפה. מתכנני רשתות, בוני מכונות ומתקינים יכולים להשתמש בו כדי להגדיר פרמטרים, לשלב ולהפעיל במהירות ובקלות ILMs‏ SIRIUS 3RC7‏ ו-ILFs‏ 3RA8‏.

הפעלה ראשונית גמישה

פורטל TIA הוא שימושי הן עבור התקנות חדשות (Greenfield‏) והן עבור פרויקטים של שדרוג או מודרניזציה של מערכות קיימות (Brownfield‏). עבור מערכות חדשות, TIA Portal מספק מסגרת הנדסית משולבת עבור כל תהליך האוטומציה, החל מתכנון דיגיטלי ועד לתפעול.

היא משלבת מספר כלי תוכנה לתוך פלטפורמה אחת וחלקה, המסייעת להפחית את זמן ההנדסה והעלויות. כלי הסימולציה וההפעלה הווירטואלית משתמשים בתאום דיגיטלי כדי להאיץ את זמן ההפעלה באתר.

פורטל TIA יכול גם להאיץ פרויקטים של שדרוג ומודרניזציה, כולל כלים ושירותים התומכים במעבר ובאינטגרציה של מערכות מדורות קודמים. ניתן לשדרג את המכונות שבעבר חסרו חיבוריות באמצעות רכיבי פורטל TIA כדי לשלב אותן ברשתות IT/OT מודרניות.

תאימות-לאחור משפרת את הגמישות וניתן להשתמש בה כדי לאפשר גישה עבור כל הגרסות הקודמות של פורטל TIA, ולאפשר למתכננים לעבוד עם פרויקטים ישנים יותר בסביבות המקוריות שלהם אם שדרוג מלא אינו אפשרי מיידית.

סיכום

מערכות ILM ו-ILF מורכבות-מראש של Siemens‏ מספקות למתכנני רשתות תעשייתיות כלים חדשניים עבור גישור על הפער בין התקנים ברמת-השטח כגון מנועים ומפסקים לבין רמות רשת OT/IT גבוהות יותר. הם מספקים פתרונות אמינים וגמישים ביותר הן עבור פרויקטים חדשים (Greenfield) והן עבור שדרוגים (Brownfield). פתרונות אלה מספקים נתונים בזמן-אמת עבור תמיכה בשקיפות המערכת, דיאגנוסטיקה, תחזוקה חזויה ושקיפות המערכת הכוללת בתוך פורטל TIA.

קריאה מומלצת:

1. כיצד להשתמש בבקרי PLC‏ קומפקטיים כדי להשיג תוצאות מעולות באנרגיה ירוקה, אוטומציה בבניינים ומערכות תעשייתיות
2. מהם כמה שיקולים מרכזיים בעת בחירת ציוד אוטומציה תעשייתית?
3. שימוש בבקרי טמפרטורה וב-Micro PLCs להאצת פרויקטי אוטומציה בקנה-מידה קטן
4. שימוש בבקרי PLC‏ Cybersecure‏ עם אבטחת סייבר משולבת עבור אוטומציה תעשייתית במהירות גבוהה
5. עמידה באתגרי בקרת EMI ובטיחות בפאנלי בקרה תעשייתית קומפקטיים