wersja mobilna
Online: 247 Sobota, 2017.12.16

Raporty

Przemysłowe sieci komunikacyjne – raport techniczno-rynkowy (druga edycja) - Strona 2

piątek, 13 marca 2009 01:00

Szybko rosnąca w ostatnich latach konieczność wymiany coraz większych ilości danych w układach automatyki i sterowania powodowała, że zwiększała się również rola przemysłowych sieci komunikacyjnych. Obecnie stanowią one równie istotną część instalacji przemysłowych, jak układy sterowania, napędy czy systemy pomiarowe.

Spis treści » Wymogi rozwiązań przemysłowych
» Zdaniem dostawców rozwiązań sieciowych...
» Ethernet - przyszły standard
» Pokaż wszystko
ZDANIEM DOSTAWCÓW ROZWIĄZAŃ SIECIOWYCH...

Tworząc raport, zapytaliśmy krajowych dostawców podzespołów sieciowych o cechy tych ostatnich, zmiany w ich technologii oraz omawiany sektor rynku. Biorąc pod uwagę komponenty przedstawiane w tabelach, do najpopularniejszych produktów należą zdaniem dostawców moduły I/O (lokalne i zdalne) oraz switche przemysłowe i routery przemysłowe (patrz wykres 3). Wyniki te są analogiczne do sytuacji sprzed kilku lat, przy czym w wynikach ankiety do pierwszej edycji raportu liderami sprzedaży były switche i routery.

Kolejne dwie pozycje zajmują obecnie konwertery sieciowe i karty sieciowe (również zamiana pozycji w stosunku do stanu sprzed trzech lat). Na szczególną uwagę zasługuje wzrost popularności konwerterów sieciowych, które wykorzystywane są bardzo często do modernizacji istniejących systemów i maszyn. Używając tych stosunkowo niedrogich komponentów, zapewnić można sterowanie maszynami np. przez sieć Ethernet bez zmiany ich dotychczasowych interfejsów.

Po raz pierwszy zapytaliśmy dostawców o najlepsze produkty, czyli takie, dla których uzyskać można duże marże przy stosunkowo dużym obrocie, oraz o produkty najpowszechniejsze, a więc te, które ma w swojej ofercie dużo firm na rynku. W większości przypadków odpowiedzi potwierdziły statystyki przedstawiane na wykresach w raporcie. I tak – za najlepsze produkty sieciowe uznawane są zdecydowanie moduły we/wy, w szczególności te zdalne. W tej grupie niektóre firmy wymieniały też konwertery sieciowe, ale były one w stawce daleko za modułami I/O. Z kolei najpowszechniejszymi produktami okazały się być switche przemysłowe i routery przemysłowe.

Komponenty sieciowe do zastosowań przemysłowych sprzedawane są w Polsce zarówno oddzielnie, jak i jako element większych kompletacji lub systemów (patrz wykres 4). Większość uczestników raportu przyznaje przy tym, że są to jednak podzespoły, na których nie można budować samodzielnej oferty rynkowej.

Tworząc raport, tradycyjnie zapytaliśmy także o popularność marek (producentów) na rynku polskim. Na czoło wysuwa się Moxa, w ofercie której znaleźć można bardzo dużo różnych komponentów sieci przemysłowych. Kolejne miejsca zajmują Phoenix Contact, Siemens, Advantech oraz B&R, a za nimi inne firmy (patrz wykres 5).

Lista producentów jest jednak o wiele dłuższa niż wymienione, gdyż zaklasyfikować można by tutaj praktycznie dowolnego dostawcę urządzeń przemysłowych – np. sterowników czy przemienników częstotliwości, gdzie wykorzystuje się określony interfejs sieciowy. Należy także zaznaczyć, że przedstawione wyniki nie stanowią udziałów danych firm w rynku, a są jedynie zestawieniem odpowiedzi uczestników raportu na pytanie o popularność marek na rynku.

Rynek urządzeń sieciowych należy do stabilnych, dojrzałych sektorów związanych z automatyką przemysłową, który zapewnia możliwość działania wielu dostawcom. W ostatnich latach cechowały go dobre wyniki – w przypadku 2008 średnia wzrostu sprzedaży wyniosła w tym zakresie w przypadku firm biorących w raporcie 19,6%, jednocześnie rzadko kiedy wartość ta przekraczała dla pojedynczych sprzedawców 30% (patrz wykres 5). Biorąc jednak pod uwagę fakt, że zeszły rok był dla polskiej branży automatyki wyjątkowo dobry, wartości tych nie można uznać za przełomowe.

Dariusz Grzesiuk

Inżynier sprzedaży Tekniska

  • Które technologie rozwijają się najintensywniej?

Ze statystyk sprzedaży Tekniska Polska wynika, że są to wszelkie technologie oparte na technikach IP, czyli Ethernet, GSHDSL, GPRS/3G/HSDPA i inne. Powszechne staje się wykorzystanie Internetu w aplikacjach przemysłowych.

Rynek szuka rozwiązań do niedawna uznawanych za unikalne, np. optymalizujących transport pakietów wideo po IP w funkcji szybkiej rekonfiguracji sieci. Wzrasta zainteresowanie rozległymi systemami pozwalającymi na chronologiczne systematyzowanie zdarzeń. Umożliwia to wdrożenie zaawansowanych mechanizmów regulacji uwzględniających predykcję.

Dotyczy to w szczególności rozległych systemów energetycznych, ale coraz powszechniejsze jest to również w przypadku farm wiatrowych oraz w transporcie ropy i gazu. Wzrasta zapotrzebowanie na wszelk).

W omawianej branży działają dwie duże grupy dostawców. Do pierwszej zaliczyć można przedstawicielstwa zagranicznych producentów urządzeń sieciowych. Są oni zazwyczaj dostawcami szerokiej gamy podzespołów automatyki i sterowania, ale ważnym elementem ich oferty są również rozwiązania sieciowe. Do takich firm należą m.in. Beckhoff Automation, B&R Automatyka Przemysłowa, Lenze, Omron Electronics, National Instruments, Panasonic Electric Works Polska, Schneider Electric, Siemens, Turck, a także niewystępujące w zestawieniu tabelarycznym Phoenix Contact, Siemens oraz Wago. Należy zaznaczyć, że wymienioną listę można by wydłużyć priego rodzaju routery łączące odmienne środowiska. Rozwijają się technologie radiowe – zwiększa się funkcjonalność i parametry.

  • Gdzie najczęściej trafiają systemy sieciowe?

Głównymi odbiorcami są z naszej perspektywy kolej i energetyka. Ważne są dla nas nowe wyzwania energetyki (IEC 61850 i precyzyjna synchronizacja czasowa pakietów). Stawiamy również na ekologię. Dynamiczna ekspansja systemów sieciowych wynika z nowego modelu automatyki dla wielu procesów, równolegle realizowanych na dużych obszarach.

  • Jakich systemów poszukują klienci?

Dobrych i niezawodnych. Poszukuje się dużych wydajności, przyzwoitych zasięgów, skutecznej ochrony przed skutkami oddziaływania środowiska, dobrej izolacji galwanicznej, pracy w szerokim zakresie temperatur i napięć. Preferowane są systemy w pełni transparentne. Tradycyjnie istotne jest solidne wsparcie techniczne, szkolenia oraz oferowany okres gwarancyjny.

MODUŁY I/O – DOBRE UZUPEŁNIENIE OFERTY

Elementami sieciowymi, które w ocenie dostawców sprzedają się ostatnio bardzo dobrze, są moduły I/O. Umożliwiają one podłączanie różnych sygnałów wejściowych – np. z czujników czy włączników, oraz sygnałów wyjściowych – np. do sterowania i kontroli urządzeń, przy czym dane przekazywane są do systemu nadrzędnego z wykorzystaniem sieci komunikacyjnej. Tego typu moduły mogą być instalowane lokalnie, w tym mogą być elementami modułowego sterownika PLC, oraz zdalne – wtedy montowane są np. bezpośrednio na linii produkcyjnej lub maszynie.

Właśnie ostatnie z zastosowań decydują o szybkim wzroście ich popularności – wykorzystanie modułów, które umożliwiają przykładowo przesyłanie danych z wielu oddalonych czujników jednocześnie, to duża oszczędność w zakresie stosowanego okablowania i możliwość uproszczenia budowy tworzonego systemu.

Pozwalają one również na zbieranie informacji z miejsc, gdzie jeszcze kilka lat temu było to niemożliwe lub bardzo kosztowne. Szczególną rolę odgrywają tutaj moduły cechujące się wysokim stopniem ochrony (np. P67), które mogą być montowane bez konieczności obudowania w szafach. Tego typu produkty oferuje obecnie większość czołowych ich producentów, zazwyczaj jako uzupełnienie wersji o niższym stopniu ochrony – np. IP20.

Obecnie na rynku dostępne są dwie główne wersje omawianych produktów – rozwiązania modułowe i kompaktowe. Te pierwsze, najpopularniejsze, składają się z elementu typu backplane oraz kart (modułów) we/wy. Pozwala to na dobór tych ostatnich do aplikacji, szczególnie że duża część producentów działających na tym rynku oferuje zazwyczaj kompletne rodziny wymiennych modułów. Oprócz elementów o wejściach i wyjściach napięciowych, prądowych oraz wersji analogowych, dostępne są m.in. moduły czujnikowe, termoparowe, licznikowe oraz przeznaczone do różnych sieci i aplikacji – np. pozwalające na sterowanie napędami czy wyspami zaworowymi (patrz tabela 5).

Jeżeli zaś chodzi o rozwiązania kompaktowe – są nimi moduły o określonej funkcjonalności, które stosowane mogą być samodzielnie i bez możliwości zmiany elementów. Przykładem takich produktów jest rodzina I-7000 firmy ICP DAS. Ostatnie kilka lat to szybka ewolucja w technologii omawianych produktów. O ile dawniej dostępne na rynku były moduły o małej liczbie kanałów, obecnie bez problemu dobrać można wersje od jednego do kilkudziesięciu kanałów.

Jednocześnie polepszeniu uległy parametry omawianych urządzeń – skróceniu uległy czasy transmisji i przetwarzania danych, dzięki czemu moduły pracować mogą w aplikacjach krytycznych czasowo. Uproszczeniu ulega też technologia ich montażu i możliwości diagnostyczne. Spoglądając na moduły I/O od strony sieci komunikacyjnej, wyróżnić można szereg standardów - np. Ethernet, Profibus czy sieci dedykowane. Często jest to uzależnione od dostawcy, gdyż moduły te mają być łatwo integrowane w systemy ze sterownikami PLC i różnymi kontrolerami.

Z tych powodów w ofercie B&R znajdziemy m.in. rodziny produktów X20 i X67, które do komunikacji wykorzystują sieć Ethernet Power link, a w ofercie Beckhoff Automation wykorzystywanym standardem będzie EtherCAT. Na koniec należy dodać, że moduły I/O kupowane są najczęściej przez klientów końcowych, którymi są zakłady przemysłowe, oraz integratorów systemów. Mniejszą grupę odbiorców stanowią producenci maszyn i inne firmy z rynku OEM.

Jeżeli zaś chodzi o typy sprzedawanych modułów – podobnie jak kilka lat temu najpopularniejsze są moduły we/wy cyfrowych oraz wersje z wejściami analogowymi. Są one instalowane zarówno lokalnie przy sterownikach, jak i jako wersje zdalne, przeznaczone do wykorzystania bezpośrednio w maszynach oraz różnych miejscach instalacji przemysłowych.

O popularności tych rozwiązań świadczy również liczba prezentowanych w raporcie przykładowych rodzin modułów I/O – w tabeli 5 swoje produkty przedstawiło 25 dostawców działających na tym rynku.

Ethernet a praca w czasie rzeczywistym

Pomimo bardzo szybkiej popularyzacji technologii sieciowych wykorzystujących Ethernet, ich adopcja przez branżę przemysłową następuje wolniej niż w przypadku zastosowań komercyjnych. Głównym tego powodem są ograniczenia związane z możliwością użycia Ethernetu w aplikacjach, gdzie wymagane są bardzo krótkie czasy przesyłu danych i zachowanie determinizmu czasowego.

Wymogi pracy w czasie rzeczywistym (real-time) stawiane są systemom sterowania synchronizowanymi grupami napędów, robotami, sterowania w aplikacjach bezpieczeństwa i różnych układach kontroli maszyn. Aby zapewnić możliwość obsługi takich aplikacji, a jednocześnie zachować możliwość tradycyjnej wymiany danych w sieciach Ethernet, główni dostawcy na rynku automatyki opracowali i rozwijają różne technologie sieci deterministycznych, które wykorzystują jako bazę standard Ethernet. Przykładami takich technologii są m.in.:

Ethernet Powerlink – standard opracowany w 2001 roku przez B&R, wspierany jest przez grupę Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG). System składa się z podsieci z urządzeniami typu master, które odpowiedzialne są za synchronizację i tworzenie ramek czasowych. Czas cyklu – od 0,2ms, synchronizacji – mikrosekundy.

EtherCAT – standard opracowany w 2003 roku przez firmę Beckhoff Automation, który wspierany jest przez zrzeszającą kilkuset członków grupę EtherCAT Technology Group. Stacja master połączona jest z hostami typu slave w sieci o topologii pierścienia, przy czym wykorzystana jest fizyczna warstwa Ethernetu. Pojedynczy pakiet przesyłany jest od stacji master poprzez każdą stację slave, a następnie do punktu wyjściowego. Czasy cyklu wynoszą od 30µs, synchronizacji <1µs.

Profinet – standard wspierany przez Profibus International, organizację zrzeszającą ponad 1200 członków i grup regionalnych z kilkudziesięciu krajów świata. Do obsługi urządzeń w czasie rzeczywistym (do 1ms) stosuje się tutaj adresowanie bezpośrednie oraz priorytety wiadomości, natomiast w przypadku konieczności z czasami cyklu poniżej 1ms z synchronizacją poniżej 1µs – odpowiednio połączone i wykonane przełączniki sprzętowe.

Czas cyklu dla 30 osi i z 50% udziałem pakietów TCP/IP wynosi od 250µs. Protokół zapewnia możliwość łatwej integracji z sieciami Profibus oraz Interbus.

Sercos III – jest to ostatnia z wersji rozwijanego od kilkunastu lat Sercos obejmującego magistralę do sterowania napędami. Standard jest wspierany przez Sercos International. W Sercos III do komunikacji wykorzystano niektóre warstwy protokołu Ethernet, wbudowany w każdym urządzeniu systemu przełącznik sieciowy pozwala na utworzenie topologii pierścienia lub łańcucha. Czas cyklu – od 30µs z ośmioma osiami, synchronizacja <1µs.

Ethernet/IP – Ethernet Industrial Protocol zdefiniowany został przez firmę Rockwell Automation i obecnie wspierany jest przez zrzeszającą kilkuset członków organizację ODVA. Komunikacja z okresem 10-100ms i synchronizacją wynoszącą około 10µs pozwala na sterowanie napędami o umiarkowanych czasach cyklu. Protokół kompatybilny jest z sieciami ControlNet i sieciami DeviceNet, które, podobnie jak Ethernet/IP, również wykorzystują CIP (Common Industrial Protocol).

Wszystkie z omawianych sieci bazują na technologii Fast Ethernet, przy czym wykorzystywane są w nich różne mechanizmy gwarantujące pracę w czasie rzeczywistym. W przypadku Ethernet Powerlink korzysta się z cyklicznego odpytywania urządzeń sieciowych przez kontroler nadrzędny, a do synchronizacji czasu wykorzystuje się metodę zgodną ze standardem IEEE1588.

Z kolei w EtherCAT w trakcie cyklu komunikacyjnego pakiety trafiają równocześnie do wielu hostów, a ich obsługa wykonywana jest sprzętowo, co zapewnia bardzo dużą szybkość pracy.

Z kolei w sieciach Profinet wydziela się określoną część pasma komunikacyjnego na izochroniczne dane sterujące, a pozostałą część na komunikację asynchroniczną. W przypadku Sercos-III używa się pakietów analogicznych do ethernetowych, przy czym stosuje się też synchronizację czasową z podziałem na część izochroniczną i asynchroniczną.

Ostatnia z omawianych sieci, Ethernet/IP, jest całkowicie oparta na standardzie sieci Ethernet i, w odróżnieniu od poprzednich, dane przesyłane są w strukturze czasowej, a nie cyklicznej. Z tych powodów wydajność systemu komunikacyjnego jest stała. Stosuje się przy trzy mechanizmy zapewniające poprawność transmisji UDP, QoS oraz IEEE1588.

Więcej informacji

Tematyka sieci czasu rzeczywistego bazujących na Ethernecie omówiona została m.in. w artykule "Od Ethernetu do własnościowych sieci przemysłowych" (publikacja APA 5/2007) oraz będzie tematem artykułu "Sterowanie napędami w czasie rzeczywistym przez Ethernet", który opublikowany zostanie w jednym z kolejnych wydań APA.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Nowa aparatura modułowa do zastosowań przemysłowych

2017-12-15   | RS Components Sp. z o.o.
Nowa aparatura modułowa do zastosowań przemysłowych

RS Components oferuje nową generację aparatury modułowej Sirius firmy Siemens. Obejmuje ona aparaty o rozmiarach S00, S0, S2 i S3 i mocach do 55 kW. Nowy system modułowy obejmuje pełen asortyment produktów panelowych - od prostych zasilaczy po jednostki, które odpowiadają za przełączanie, ochronę, rozruch i kontrolę silników o mocach do 250 kW.
czytaj więcej

Wielowyjściowe zasilacze z ekranami LCD

2017-12-15   | Farnell element 14
Wielowyjściowe zasilacze z ekranami LCD

Firma Farnell element14 dodała do oferty 3-wyjściowe zasilacze Keysight z serii E36300. Są to urządzenia laboratoryjne ogólnego przeznaczenia, które cechują się niskim poziomem tętnień na wyjściu i licznymi funkcjami. Ich centralnymi elementami są panele przednie LCD 4,3", które wyświetlają m.in. wartości prądów i napięć.
czytaj więcej

Nowy numer APA