Kontrolery automatyki dla Przemysłu 4.0

PRZEMYSŁ 4.0 I INTERNET RZECZY TO NOWE WYZWANIA

Jednym z głównych wymogów stawianych współczesnym systemom automatyki i sterowania jest wysoka niezawodność i ciągłość pracy. Podstawowym warunkiem do jej osiągnięcia jest korzystanie ze stabilnej platformy sprzętowej. Kontrolery na szynę DIN firmy Advantech zapewniają niezawodne działanie, do tego wyposażone są w liczne elementy monitorujące - m.in. obciążenie i temperaturę CPU, napięcia systemowe oraz statusy modułów we/wy. Informacje te są łatwo dostępne dla użytkowników poprzez odpowiednią API oraz oprogramowanie narzędziowe.

Innym z wymogów stawianych nowoczesnym systemom sterowania jest możliwość wydajnej komunikacji sieciowej. Taką zapewniają interfejsy do sieci Ethernet, USB i inne, które znajdują się w standardowym wyposażeniu kontrolerów. Z kolei dzięki użyciu modułów do transmisji bezprzewodowej możliwe jest też przesyłanie danych do miejsc oddalonych i zdalna kontrola pracy systemu.

Niezależnie od tego, czy w projekcie korzysta się z protokołów przemysłowych, czy standardowej komunikacji IT, omawiana platforma gwarantuje możliwość pewnej wymiany danych i kontroli urządzeń.

Kontrolery APAX zapewniają nie tylko możliwość sterowania w czasie rzeczywistym, ale też wydajne przetwarzanie informacji. Mają one możliwość wymiany i gromadzenia danych, a także wykonywania złożonych operacji. Obejmuje to wykorzystanie kart SD i CF oraz komunikację z bazami danych poprzez SQL i OPC.

Urządzenia pozwalają również na łatwą synchronizację danych i tworzenie systemów redundantnych. Te ostatnie znacząco zwiększają niezawodność układów sterowania, gdyż stosowane są jednocześnie dwa kontrolery - jeden pełniący funkcję mastera, drugi jako urządzenie stanowiące backup (konfiguracja następuje automatycznie). W przypadku błędu lub awarii APAX przełączy sterowanie na drugie urządzenie, co pozwoli na naprawę lub wymianę niepoprawnie działającego modułu bez konieczności zatrzymywania systemu.

GAMA KONTROLERÓW APAX

Rodzina nowych kontrolerów do montażu na szynie DIN obejmuje urządzenia wyposażone w różne mikroprocesory oraz zróżnicowane pod względem możliwości komunikacyjnych i programowania:

• APAX-5522PE - z procesorami XScale, zgodny z IEC 61850-3,
• APAX-5580 - kontrolery bazujące na Intel Core i7/i5/Celeron (występują również w wersji "CDS", czyli z oprogramowaniem CoDeSys),
• APAX-5620 - wersje z WinCE oraz z interfejsami CAN,
• APAX-6572 - urządzenie energooszczędne z procesorami Intel Atom D510 1,66 GHz.

Jakie są parametry techniczne poszczególnych urządzeń? Po szczegóły odsyłamy na stronę producenta, natomiast poniżej omawiamy jako przykład wersję APAX-5580. Kontroler ten występuje w trzech wykonaniach pod względem procesorów:

• Intel Celeron 2980U ULT 1.6GHz Haswell Dual Core, 2MB L2 lub Core i3-4010U ULT 1.7 GHz Haswell Dual Core, 3 MB L2 lub Core i7-4650U ULT 1.7GHz Haswell Dual Core, 4MB L2,
• pamięć: 4 GB DDR3 RAM,
• porty: 2×LAN (Gigabitowy), VGA (1920×1080), 4×USB (2.0), 1×RS-232/422/485 (DB9), line-out,
• gniazda i sloty rozszerzeń: mSATA (na system operacyjny), SD, SD na backup systemu operacyjnego; Full-size mPCIe, Half-size mPCIe, mPCIe 2.0,
• komunikacja 3G/GPS/GPRS/Wi-Fi poprzez moduły na mPCIe,
• redundantne zasilanie: 24 V_DC, moc: 28 W, wbudowany watchdog,
• temperatury pracy: od -10 do 60°C,
• wsparcie dla Windows 7/8 (licencja nabywana jest osobno), Linux 3.X.

PRZYKŁADOWE WDROŻENIE W BRANŻY WOD-KAN

Jednym z zastosowań omawianych urządzeń jest praca jako elementy sterująco-kontrolne w systemie odzysku wody ściekowej w oczyszczalniach. Tego typu obiekty służą do przetwarzania ścieków w celu doprowadzania tych ostatnich do żądanej klasy czystości i późniejszego ich wykorzystania jako woda do zastosowań przemysłowych i rolniczych.

System odzyskiwania wód ściekowych składa się z oczyszczalni, rurociągów, zakładu przetwarzania osadów oraz instalacji do kontroli zanieczyszczeń. Głównym wskaźnikiem jakościowym jest w tym przypadku spełnianie przez odzyskaną wodę IV klasy czystości.

Aby to osiągnąć, w obiekcie wykorzystywane są m.in. filtry skratkowe, piaskowniki, odłuszczacze i osadniki. Z kolei w przypadku rurociągów konieczna jest kontrola oraz zarządzanie przepływem, w szczególności w strefach zamieszkanych.

System sterowania i monitorowania pracy omawianych instalacji bazuje na kontrolerach APAX-5620 zastosowanych w każdym z omawianych obszarów oraz na redundantnej pętli komunikacyjnej. Ta ostatnia wykonana jest z wykorzystaniem przełączników sieciowych z serii EKI-7859C.

Użyte rozwiązanie pozwala na monitorowanie instalacji przesyłowej oraz urządzeń odpowiedzialnych za oczyszczanie wody, w tym sterowanie ich pracą w różnych trybach. Zostało ono przedstawiane na schemacie i składa się z dwóch poziomów, które obejmują:

• Centrum kontroli i sterowania:
  • redundantny komputer i oprogramowanie do monitorowania pracy obiektu,
  • nadrzędny serwer oraz oprogramowanie systemu do analizy danych i kontroli osuszania,
  • wielofunkcyjne panele systemu monitorowania.
• Redundantne kontrolery i oprogramowanie w każdym z obszarów technologicznych odpowiedzialne za:
  • automatyczne programy działania i oczyszczania filtrów skratkowych,
  • dezynfekcję UV,
  • sterowanie osadnikami
  • sterowanie zbiornikiem i systemem zapewniania jakości,
  • zarządzanie dystrybucją zasilania,
  • sterowanie filtrami.

System monitorowania pracy instalacji uzdatniania wody bazuje na otwartych rozwiązaniach komunikacyjnych i korzysta z rejestracji danych oraz ich masowego przetwarzania. Rurociągi i inne elementy instalacji są kontrolowane z wykorzystaniem różnych metod przesyłu danych, w tym bezprzewodowych opartych na ZigBee oraz komunikacji w sieciach komórkowych.

Advantech Poland
www.advantech.eu