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皮尔磁:面向工厂未来的模块化诊断解决方案

时间:2021-11-10 16:46:05来源:皮尔磁工业自动化(上海)有限公司

导语:​在智能的生产流程中,万事联网因此可以显著提高生产力。然而,只有在广泛的数据可用时,这才有可能。创新的诊断解决方案必须具有灵活的可扩展性,并为智能工厂的需求做好准备。

  在智能的生产流程中,万事联网因此可以显著提高生产力。然而,只有在广泛的数据可用时,这才有可能。创新的诊断解决方案必须具有灵活的可扩展性,并为智能工厂的需求做好准备。

  为确保功能安全,当通往危险区域的门打开时,系统必须立即停止。这都是必须的要求。通过安全传感器检测这些门的状态,而且安全传感器通常按照以下的标准方式进行串联:一个传感器的OSSD(输出切换信号设备)输出与下一个传感器的输入相连。为了找出哪个传感器被触发,以前所有的传感器都必须以星形配置单独连接,这样做既复杂,成本也高。此外,它也智能传输1位,也就是关于一个传感器是否检测到执行器的信息。

  在智能的诊断解决方案的帮助下,如自动化系统解决方案供应商皮尔磁的安全诊断设备,现在可以访问安全设备的状态信息,读出这些设备的配置参数并将相关活动可视化,因此,系统的可用性得到了提高。

传感器

  串联连接对环式链接配置而言也是新的方式

  由于诊断的解决方案包括一个现场总线模块以及分配器和安全传感器技术,那么串联连接的原理可以首次被应用到来自不同制造商的安全设备的低成本的环式链接配置中。除此之外,这个系统,如果使用了系统的传感器,那么可以根据流程的要求选择激活诊断功能,为设备的操作提供了高水平的灵活性。只需要一根标准的电缆就可以连接传感器,更重要的是,根据应用场景,可提供保护类型为IP67或IP20的无源布线辅助工具,从而为现场和控制柜中的安装提供了最佳的解决方案。

  智能的传感器提供更广泛的功能

  因为在这种情况下,诊断信息可达300字节,与之前的1位相比,可以实现哪怕到就目前而言都是属于高度复杂的传感器和可编程逻辑控制器的功能。例如,单个序列号、版本状态、当前的条件和历史故障条件。这些信息和其他的一些数据现在都在传感器中。而传感器提供的正是用户目前要求的数据和信息。例如,用户可以在高度编码的开关和使用诊断信息的编码开关之间做选择。两者都提供了极高的防篡改保护。如果用户选择了高度编码的开关,那么这种保护就会永久地、严格地在开关中实现。然而,现在用户能够很容易地将编码开关中的一些数据转移到控制单元的存储器中,然后他们就可以灵活地“复制高度编码的开关”了。

传感器

  本地和互联网上的状态监测

  在那里,数据可以通过Modbus或Profibus进行查询和处理,将来还可以通过Profinet或Ethernet/IP来进行,然后在现场总线模块的显示屏上、PLC的显示器上或通过网络服务器在计算机屏幕上整齐地显示。换句话说,数据既可以供机器的操作人员使用,也可以远程进行访问。

  诊断解决方案被配置为至多可连接16个安全传感器,因此安全回路的结构无关紧要。因此,一个诊断接口可用于安全传感器,例如在机器的左边或者右边。这样,每个传感器都可以通过一个安全评估设备分别进行处理。这样一来,所有的传感器都可以从诊断系统中的主控门集中管理,从而大大方便了对多个安全设备的监控。根据网络结构的配置方式,主门可以通过DHCP(动态主机配置协议)或通过先前定义的IP地址进行连接。这为用户提供了很大的自由度,可以将他们的现有应用程序整合到网络中。

  无论多大的应用,一根电缆的解决方案

  哪些诊断信息可以被记录?首先是安全传感器的状态以及他们的输入和输出情况。还可以读取过压或欠压的警告信息,尤其是在长电缆上,如果事先没有仔细测量过,就可能会出现过电压或电压的警告信息。这是因为,创新的诊断解决方案与其他的系统不同,它可以扩展到900米,这使得它第一次能够通过一个单一的电缆解决方案来连接大型的高架仓库、内部的物流应用或钢铁行业的一些分散设备。

  明确识别故障

  除此之外,还可以调用设备属性的信息,如产品编号、产品版本号和序列号或者存储识别设备的信息,这样在发生故障时就更容易更换。这些信息也有助于在复杂的设备中迅速找到有故障的安全传感器。此外,诊断解决方案的现场总线模块,即使是在电压复位之后也可以记录所有的状态变化,这使得故障可以被清晰地识别出来。如果采用传感器的LED灯则无法做到这一点,但这点又非常重要,因为在维修的过程中,很容易出现其他故障,比如一旦断开插头则可能无法再检测到原来的故障 。简而言之,诊断解决方案确保系统可以更快地回复运行。另一个好处是,如果安全传感器打开了安全门,控制柜中的警告灯就会直接通电。这种方法在安全自动化领域仍然被广泛使用。诊断解决方案的现场总线模块支持最多六个灯的直接启动,这减少了可视化的工程和对编程的要求。这意味着工厂的操作人员可以从现场简单的布线中获益,而且仍然能够准确地知道是哪个门受到了影响。

  现在可以单独进行防护装置的锁定

  结合安全门系统PSENmlock,除了单电缆的解决方案,现在也可以通过诊断解决方案对安全门进行单独激活/通电。例如,如果系统中的维护工作或工具的更换尚未完成,则需要定义哪些门允许在设备关机后被打开,但如果没有使用安全的诊断设备,所有门都会打开,谁有访问权限呢?使用安全的诊断设备能够确保只有经过了培训和授权的人员才能够靠近系统,从而有效防止现场的篡改企图或数据盗取。

传感器

  记录变化,最大限度地减少停机时间

  由于诊断解决方案能够在现场或远程收集各种诊断数据,可以用于预测性维护,这一功能在工业4.0的背景下越来越重要。这不仅适用于及时更换磨损的部件,也适用于维护操作安全。以前,如果现场的操作人员在事后报告了一个问题,有时可能是几年后才报告,制造商很难确定在这段时间内机器发生了什么变化。现在,使用存储在诊断解决方案中的数据,只需轻点鼠标,不需要在控制层面增加任何的额外硬件,就可以完成原始状态与当前状态的比较,有利于缩短停机时间。

  诊断解决方案为模块化方法提供支持

  工业4.0场景的另一个例子是用于功能安全的模块化系统的智能解决方案。通过串联的诊断解决方案,机械工程师增加新的模块非常简单。例如,如果客户不但想生产产品,还想对产品进行铝箔包装,那么不需要新的电缆,不需要对控制柜和设计方案进行修改也不需要额外的安装装置。除了电路之外,只需要为每个模块的安全门的左右安装安全传感器,并通过另一个分配器与串联中的最后一个传感器相联。只有在16个传感器都已经连接到诊断解决方案的情况下,才有必要增加一个现场的总线模块。在绝大多数的情况下,串联的传感器不会超过6个、8个或者最多10个,这种配置应用起来绝对是绰绰有余。

  其他替代方案:IO-Link 安全

  如果使用了所有的原件,则可获得诊断解决方案的整个功能范围。IO-Link 安全是目前一种正在开发的替代办法。它保证了包括传感器的互操作性,因此在各个层面上能够与不同制造商的安全设备一起发挥作用。数据可以在传感器和PLC之间安全地传输,从而开辟了新地应用可能性。有了IO-Link安全,PLC负责切换而不是传感器,模拟了昂贵地安全架构,传感器和PLC之间产生了新的相互依赖的关系(比如在更换的情况下)。此外,这种方法是基于点对点的,也就是说在现场或控制柜中采用的是星形的配置。总的来说,安装和工程的成本都比诊断方案要高得多,因为不仅电缆要增加,为了对传感器的数据进行评估,还需要安全PLC。

  根据不同的应用,成本效益比将是决定采用哪种系统的主要因素。就目前而言,IO-Link安全仍然是对未来的愿景,而SDD诊断解决方案是已经可以使用了。

  像安全设备诊断这样的诊断解决方案,由于其详细和更有结论性的诊断,大大减少了服务电话的数量。无论是在现场还是通过远程访问,都能提供清晰的可视化信息。

  此外,智能的单电缆解决方案扩展了串联连接的界限:安全传感器创新性的串联连接以及对传感器数据的直接评估,不仅显著增加了设备的可用性,而且通过其模块化的方式,为未来的工厂呈现了一个合适的诊断解决方案。


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