PROFIenergy – proste, ale pomysłowe

Ich kolejne wersje cechowały się coraz większymi możliwościami w zakresie komunikacji, diagnostyki oraz rosnącą niezawodnością. Obecny rozwój systemów automatyki i sterowania nawet bardziej niż poprzednio stawia dostawcom urządzeń sieciowych wyzwania w zakresie funkcjonalności ich produktów. Z nowości tych użytkownikom końcowym jest jednak tym łatwiej korzystać, im mniejszych zmian w kosztownym sprzęcie i instalacjach wymagają. Dlatego też wysiłki producentów skupiają się obecnie coraz częściej nie tylko na oferowaniu rewolucyjnych rozwiązań, ale w dużej mierze zapewnianiu, aby można było lepiej wykorzystać to, co już jest dostępne na rynku i przyjęło się wśród odbiorców.

Przykładem jest kwestia ograniczania zużycia energii w przemyśle, w przypadku której hasłem na najbliższe lata powinno być PROFIenergy. Rozwiązanie to łączy wymaganą funkcjonalność z minimalnym kosztem implementacji, stając się tym samym potwierdzeniem, że rozwój automatyki w niedalekiej przyszłości może kierować się właśnie w taką stronę. W produkcji, szczególnie w procesach dyskretnych występują nieraz przerwy w pracy, podczas których możnaby wyłączać część maszyn, oszczędzając energię. Pauzy takie mogą być krótkie, półgodzinne, obejmować weekendy, ale też mieć miejsce podczas przestojów awaryjnych czy remontów.

Dotychczas nie powstały jednak kompleksowe rozwiązania wspomagające tego typu zarządzanie parkiem maszynowym w dużych zakładach produkcyjnych i jedynie od woli personelu obsługującego maszyny zależy ich ekonomiczne działanie. Przy konieczności zsynchronizowania wyłączania oraz włączania elementów linii takich jak taśmociągi, roboty przemysłowe czy stanowiska spawające – zazwyczaj się ich po prostu nie wyłącza. W przypadku dużych zakładów praktyka taka jest zresztą zazwyczaj niemożliwa do wdrożenia, choć zużycie energii podczas przestojów maszyn wynosić może średnio około 25% tego, co podczas normalnej pracy. Co więcej – w przypadku stanowisk zrobotyzowanych wartość ta może być ponad dwukrotnie wyższa!

Tak jak wiele innych nowości w automatyce, rozwiązanie przyszło i w tym przypadku ze strony przemysłu motoryzacyjnego, gdzie energia elektryczna jest jednym z głównych czynników kosztowych. Mając to na uwadze w 2008 roku AIDA, czyli Automation Initiative of German Automobile Manufacturers, zwróciła się do organizacji użytkowników Profibus z potrzebą stworzenia rozwiązania, które pozwoliłoby na łatwą kontrolę pracy i zarządzanie zużyciem energii maszyn. Jako bazę wybraną sieć Profinet, która jest jednym ze standardów Ethernetu przemysłowego. Nad projektem pracowało kilkanaście firm, a wynikiem było opracowanie na początku bieżącego roku nowego profilu do wspomnianej sieci o nazwie PROFIenergy.

Jednocześnie jeden z głównych uczestników projektu, Siemens, pracował nad podobnymi zagadnieniami już wcześniej na zlecenie firmy Mercedes-Benz. Prowadzi ona pięcioletni program wdrażania rozwiązań mających na celu 20-procentowe zmniejszenie całkowitego zużycia energii w procesach produkcyjnych. Działanie PROFIenergy polega na odpowiedniej wymianie danych pomiędzy sterownikami a urządzeniami końcowymi. Wykorzystuje się do tego acykliczną transmisję w ramach protokołu Profinet, co pozwala na selektywne i zsynchronizowane wyłączanie i włączanie urządzeń.

Jednocześnie podczas przerw inne komponenty systemów automatyki – np. te związane z bezpieczeństwem – pozostają włączone. Rozwiązanie to może być wykorzystywane też w branżach innych niż motoryzacyjna, przy czym nie jest wymagane stosowanie dodatkowych komponentów sieciowych – oczywiście oprócz tych z profilem PROFIenergy. Te ostatnie są obecnie już poza fazą rozwoju – nowe urządzenia dostępne są m.in. od firm Siemens oraz Phoenix Contact. Kluczowym punktem opisywanej historii jest to, że zamiast opracowywać nowy standard sieciowy, utworzony został jedynie profil wbudowany w dobrze znany Profibus.

Tego typu zabieg staje się w ostatnich latach coraz częstszy w przypadku sieci przemysłowych, co dotyczy głownie kwestii bezpieczeństwa. Profibus i PROFIsafe, EtherCAT i Safety-over-EtherCAT to tylko przykłady tego typu rozwiązań. Większość z tych standardów jest otwartych, przez co zgodne z nimi urządzenia znajdziemy obecnie u wielu dostawców. Spodziewałbym się, że idąc tą ścieżką za kilkanaście lat na rynku rozwiązań pozostanie kilka wiodących standardów, które na jednej podbudowie sieciowej zaoferować będą mogły funkcjonalność dla różnych potrzeb – od standardowej komunikacji, poprzez rozwiązania bezpieczeństwa, do zaawansowanego zarządzania energią.

Doszliśmy obecnie do momentu, kiedy wykorzystywane w przemyśle platformy sprzętowe, a więc interfejsy, sieci, sterowniki, osiągnęły na tyle duży poziom doskonałości, że dużą część rozwoju daje się zrealizować bez konieczności ich zmiany. Wydajna i uniwersalna warstwa sprzętowa ma dzisiaj na tyle duży zapas parametrów, że staje się fundamentem do budowy wielu systemów i rozwiązań na długie lata. Idea ta może okazać się przełomowa z uwagi na swoją prostotę, która, zgodnie ze słowami Einsteina, powinna być przecież najlepszym rozwiązaniem złożonych problemów.

Zbigniew Piątek