皮爾磁：面向工廠未來的模塊化診斷解決方案
http://www.moduwu.com 2021-11-10 14:30 來源：皮爾磁
在智能的生產流程中，萬事聯網因此可以顯著提高生產力。然而，只有在廣泛的數據可用時，這才有可能。創新的診斷解決方案必須具有靈活的可擴展性，并為智能工廠的需求做好準備。
為確保功能安全，當通往危險區域的門打開時，系統必須立即停止。這都是必須的要求。通過安全傳感器檢測這些門的狀態，而且安全傳感器通常按照以下的標準方式進行串聯：一個傳感器的OSSD（輸出切換信號設備）輸出與下一個傳感器的輸入相連。為了找出哪個傳感器被觸發，以前所有的傳感器都必須以星形配置單獨連接，這樣做既復雜，成本也高。此外，它也智能傳輸1位，也就是關于一個傳感器是否檢測到執行器的信息。
在智能的診斷解決方案的幫助下，如自動化系統解決方案供應商皮爾磁的安全診斷設備，現在可以訪問安全設備的狀態信息，讀出這些設備的配置參數并將相關活動可視化，因此，系統的可用性得到了提高。
串聯連接對環式鏈接配置而言也是新的方式
由于診斷的解決方案包括一個現場總線模塊以及分配器和安全傳感器技術，那么串聯連接的原理可以首次被應用到來自不同制造商的安全設備的低成本的環式鏈接配置中。除此之外，這個系統，如果使用了系統的傳感器，那么可以根據流程的要求選擇激活診斷功能，為設備的操作提供了高水平的靈活性。只需要一根標準的電纜就可以連接傳感器，更重要的是，根據應用場景，可提供保護類型為IP67或IP20的無源布線輔助工具，從而為現場和控制柜中的安裝提供了最佳的解決方案。
智能的傳感器提供更廣泛的功能
因為在這種情況下，診斷信息可達300字節，與之前的1位相比，可以實現哪怕到就目前而言都是屬于高度復雜的傳感器和可編程邏輯控制器的功能。例如，單個序列號、版本狀態、當前的條件和歷史故障條件。這些信息和其他的一些數據現在都在傳感器中。而傳感器提供的正是用戶目前要求的數據和信息。例如，用戶可以在高度編碼的開關和使用診斷信息的編碼開關之間做選擇。兩者都提供了極高的防篡改保護。如果用戶選擇了高度編碼的開關，那么這種保護就會永久地、嚴格地在開關中實現。然而，現在用戶能夠很容易地將編碼開關中的一些數據轉移到控制單元的存儲器中，然后他們就可以靈活地“復制高度編碼的開關”了。
本地和互聯網上的狀態監測
在那里，數據可以通過Modbus或Profibus進行查詢和處理，將來還可以通過Profinet或Ethernet/IP來進行，然后在現場總線模塊的顯示屏上、PLC的顯示器上或通過網絡服務器在計算機屏幕上整齊地顯示。換句話說，數據既可以供機器的操作人員使用，也可以遠程進行訪問。
診斷解決方案被配置為至多可連接16個安全傳感器，因此安全回路的結構無關緊要。因此，一個診斷接口可用于安全傳感器，例如在機器的左邊或者右邊。這樣，每個傳感器都可以通過一個安全評估設備分別進行處理。這樣一來，所有的傳感器都可以從診斷系統中的主控門集中管理，從而大大方便了對多個安全設備的監控。根據網絡結構的配置方式，主門可以通過DHCP（動態主機配置協議）或通過先前定義的IP地址進行連接。這為用戶提供了很大的自由度，可以將他們的現有應用程序整合到網絡中。
無論多大的應用，一根電纜的解決方案
哪些診斷信息可以被記錄？首先是安全傳感器的狀態以及他們的輸入和輸出情況。還可以讀取過壓或欠壓的警告信息，尤其是在長電纜上，如果事先沒有仔細測量過，就可能會出現過電壓或電壓的警告信息。這是因為，創新的診斷解決方案與其他的系統不同，它可以擴展到900米，這使得它第一次能夠通過一個單一的電纜解決方案來連接大型的高架倉庫、內部的物流應用或鋼鐵行業的一些分散設備。
明確識別故障
除此之外，還可以調用設備屬性的信息，如產品編號、產品版本號和序列號或者存儲識別設備的信息，這樣在發生故障時就更容易更換。這些信息也有助于在復雜的設備中迅速找到有故障的安全傳感器。此外，診斷解決方案的現場總線模塊，即使是在電壓復位之后也可以記錄所有的狀態變化，這使得故障可以被清晰地識別出來。如果采用傳感器的LED燈則無法做到這一點，但這點又非常重要，因為在維修的過程中，很容易出現其他故障，比如一旦斷開插頭則可能無法再檢測到原來的故障 。簡而言之，診斷解決方案確保系統可以更快地回復運行。另一個好處是，如果安全傳感器打開了安全門，控制柜中的警告燈就會直接通電。這種方法在安全自動化領域仍然被廣泛使用。診斷解決方案的現場總線模塊支持最多六個燈的直接啟動，這減少了可視化的工程和對編程的要求。這意味著工廠的操作人員可以從現場簡單的布線中獲益，而且仍然能夠準確地知道是哪個門受到了影響。
現在可以單獨進行防護裝置的鎖定
結合安全門系統PSENmlock，除了單電纜的解決方案，現在也可以通過診斷解決方案對安全門進行單獨激活/通電。例如，如果系統中的維護工作或工具的更換尚未完成，則需要定義哪些門允許在設備關機后被打開，但如果沒有使用安全的診斷設備，所有門都會打開，誰有訪問權限呢？使用安全的診斷設備能夠確保只有經過了培訓和授權的人員才能夠靠近系統，從而有效防止現場的篡改企圖或數據盜取。
記錄變化，最大限度地減少停機時間
由于診斷解決方案能夠在現場或遠程收集各種診斷數據，可以用于預測性維護，這一功能在工業4.0的背景下越來越重要。這不僅適用于及時更換磨損的部件，也適用于維護操作安全。以前，如果現場的操作人員在事后報告了一個問題，有時可能是幾年后才報告，制造商很難確定在這段時間內機器發生了什么變化。現在，使用存儲在診斷解決方案中的數據，只需輕點鼠標，不需要在控制層面增加任何的額外硬件，就可以完成原始狀態與當前狀態的比較，有利于縮短停機時間。
診斷解決方案為模塊化方法提供支持
工業4.0場景的另一個例子是用于功能安全的模塊化系統的智能解決方案。通過串聯的診斷解決方案，機械工程師增加新的模塊非常簡單。例如，如果客戶不但想生產產品，還想對產品進行鋁箔包裝，那么不需要新的電纜，不需要對控制柜和設計方案進行修改也不需要額外的安裝裝置。除了電路之外，只需要為每個模塊的安全門的左右安裝安全傳感器，并通過另一個分配器與串聯中的最后一個傳感器相聯。只有在16個傳感器都已經連接到診斷解決方案的情況下，才有必要增加一個現場的總線模塊。在絕大多數的情況下，串聯的傳感器不會超過6個、8個或者最多10個，這種配置應用起來絕對是綽綽有余。
其他替代方案：IO-Link 安全
如果使用了所有的原件，則可獲得診斷解決方案的整個功能范圍。IO-Link 安全是目前一種正在開發的替代辦法。它保證了包括傳感器的互操作性，因此在各個層面上能夠與不同制造商的安全設備一起發揮作用。數據可以在傳感器和PLC之間安全地傳輸，從而開辟了新地應用可能性。有了IO-Link安全，PLC負責切換而不是傳感器，模擬了昂貴地安全架構，傳感器和PLC之間產生了新的相互依賴的關系（比如在更換的情況下）。此外，這種方法是基于點對點的，也就是說在現場或控制柜中采用的是星形的配置。總的來說，安裝和工程的成本都比診斷方案要高得多，因為不僅電纜要增加，為了對傳感器的數據進行評估，還需要安全PLC。
根據不同的應用,成本效益比將是決定采用哪種系統的主要因素。就目前而言，IO-Link安全仍然是對未來的愿景，而SDD診斷解決方案是已經可以使用了。
像安全設備診斷這樣的診斷解決方案，由于其詳細和更有結論性的診斷，大大減少了服務電話的數量。無論是在現場還是通過遠程訪問，都能提供清晰的可視化信息。
此外，智能的單電纜解決方案擴展了串聯連接的界限：安全傳感器創新性的串聯連接以及對傳感器數據的直接評估，不僅顯著增加了設備的可用性，而且通過其模塊化的方式，為未來的工廠呈現了一個合適的診斷解決方案。
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