PSS4000 firmy Pilz odpowiada na wyzwania przyszłości

Ciągła rozbudowa zakładowych sieci przemysłowych przyczynia się do wzrostu wymagań stawianych technologii automatyzacji: wzajemnie połączone linie produkcyjne oraz rozproszenie funkcji sterowania wymagają złożonych interakcji pomiędzy indywidualnymi ogniwami całego łańcucha procesu. W rezultacie powstają złożone, zdecentralizowane architektury trudne w obsłudze dla użytkowników. Firma Pilz dzięki systemowi sterowania sterowania PSS 4000 umożliwia realizację modułowego i rozproszonego sterowania, bez konieczności mierzenia się z konsekwencjami rosnącego poziomu złożoności systemu.

Dotychczas rozwiązania automatyki najczęściej opisywano poprzez ich niezależne funkcje, zwracając uwagę na oferowane przez nie możliwości, jak zapewnianie bezpieczeństwa, sterowanie, tworzenie wizualizacji czy system kontroli ruchu. Duża liczba systemów i architektur zwiększa poziom złożoności instalacji. Oferowany przez firmę Pilz system sterowania PSS 4000 pozwala na tworzenie łatwych w obsłudze rozwiązań z obszaru automatyzacji i bezpieczeństwa. Koncepcja systemu zakłada połączenie funkcji sterowania standardowego z realizacją funkcji bezpieczeństwa. System pozwala wykorzystywać zalety zdecentralizowanej struktury systemu sterowania bez konieczności zwiększania jego złożoności, która występuje zazwyczaj w sytuacji rozproszenia programów na różnych sterownikach. Umożliwia to uproszczenie obsługi przy jednoczesnym zwiększeniu standaryzacji.

Rozproszenie funkcji sterowania

W odróżnieniu od tradycyjnych systemów sterowania, w których jeden centralny sterownik monitoruje zakład lub maszyny oraz przetwarza wszystkie sygnały, PSS 4000 umożliwia modułowy podział funkcji sterowania. Dane dotyczące procesów, dane związane z bezpieczeństwem i informacje diagnostyczne są wymieniane za pośrednictwem sieci Ethernet. Z punktu widzenia funkcji sterowania nieistotne jest miejsce wykonywania poszczególnych sekcji programu. Zamiast scentralizowanego sterownika, użytkownik ma do dyspozycji rozproszone zasoby sprzętowe  w ramach jednego, centralnego projektu. Konfiguracja, programowanie i diagnostyka wszystkich sterowników w sieci odbywa się z poziomu centralnego projektu. Przekłada się to na prostotę i standaryzację obsługi w skali całego projektu. W efekcie, zgodnie z koncepcją Industry 4.0, linie i maszyny można dzielić na niezależnie funkcjonujące bloki, którymi można łatwo zarządzać. System PSS 4000 wspiera mechatroniczne podejście, uniezależniając proces programowania od dostawcy sprzętu.

Decyzja o tym, który element programu użytkownika i na jakim module określonego urządzenia zostanie uruchomiony, podejmowana jest po uwzględnieniu wszystkich trzech aspektów: mechanicznego, elektrycznego i automatyzacyjnego. Przeniesienie funkcji na oprogramowanie umożliwia użytkownikom elastyczność i skalowalność, zmniejsza różnorodność sprzętu oraz upraszcza czynności związane z utrzymaniem i diagnostyką. Do programowania stosowany jest powszechnie znany język PLC - IEC 61131-3. W przypadku realizacji funkcji bezpieczeństwa, użytkownicy mają możliwość skonfigurowania programów za pomocą wbudowanych, gotowych do użycia bloków funkcyjnych. W przypadku, gdy rozważane jest zastosowanie pełnej gamy możliwości języka programowania, konieczne jest opracowanie kompleksowego programu, a także przeprowadzenie procesu walidacji zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa.

Połączenie automatyzacji z bezpieczeństwem wymaga umożliwienia wykorzystania pełnego zakresu języków programowania przeznaczonych dla sterowników PLC – i to również wtedy, gdy funkcje bezpieczeństwa są zaprogramowane. Im mniej wyjątków producenci układów sterowania muszą uwzględniać w swych zbiorach instrukcji związanych z bezpieczeństwem, tym mniej ograniczeń funkcjonalnych. PSS 4000 potrafi sprostać tym wyzwaniom dzięki oprogramowaniu PAS4000. Obejmuje ono szereg edytorów i modułów wspierających realizację zadań automatyzacji oraz zadań związanych z bezpieczeństwem. Projektanci mają do dyspozycji prosty, graficzny edytor programowy PASmulti, który posiada bogatą bibliotekę certyfikowanych bloków programowych. Użytkownicy mają też możliwość dodawania własnych modułów programowych. PAS4000 oferuje edytory przeznaczone do pracy ze schematami drabinkowymi (LD), listami instrukcji (IL) oraz tekstem strukturalnym (STL). Co w tym wyjątkowego? Po raz pierwszy edytory EN/IEC 61131-3 otrzymały oznaczenie LVL (Limited Variability Languages) dla obszarów automatyzacji przemysłowej, spełniając tym samym wszystkie niezbędne wymogi dotyczące tworzenia własnego oprogramowania zabezpieczającego w sposób określony w normach takich, jak PN-EN 62061 i PN-EN ISO 13849-1.

Środowisko programowania nie różni się od innych edytorów opracowanych zgodnie z normą PN-EN 61131-3, co znacznie upraszcza obsługę. Na przykład personalizowane moduły programowe pisane przez użytkowników w PAS IL można bez żadnych problemów przenieść do PASmulti. Dzięki temu możliwe jest tworzenie skomplikowanych projektów o przejrzystej strukturze zawierających komponenty programowe z różnych edytorów.

Mówiąc bardziej szczegółowo, system sterowania PSS 4000 składa się z komponentów sprzętowych, oprogramowania, komunikacji Ethernet, protokołu SafetyNET p oraz zróżnicowanych edytorów programowych opracowanych z myślą o różnych sektorach, z blokami funkcyjnymi podzielonymi pod względem zastosowań. Komponenty sprzętowe obejmują zróżnicowane sterowniki o różnych klasach wydajności. Sterowniki PSSuniversal PLC są „uniwersalnymi” elementami systemu sterowania PSS 4000. Sprawdzają się w dużych aplikacjach opartych na architekturze rozproszonej, np. liniach produkcyjnych, bądź w przemyśle przetwórczym, a nawet w nietypowych zastosowaniach, takich jak systemy załadunkowe lub systemy regulacji śluz. Te programowalne sterowniki logiczne (PLC) otwierają drogę do wdrażania nowych rozwiązań. Pozwala to na przykład na bezpieczny zapis i monitorowanie parametrów takich jak pozycja i prędkość. Sterowniki PSSuniversal multi można wykorzystać, jako mniejsze sterowniki w sieci systemowej – wraz ze sterownikiem PSSuniversal PLC lub PSSuniversal I/O – albo jako urządzenia samodzielne. Jako sterowniki w układzie otwartym mogą znaleźć zastosowanie w istniejących już strukturach sterowania. Można je wykorzystywać w maszynach niezależnych lub w niewielkich, połączonych ze sobą liniach. Trzecia klasa urządzeń PSSuniversal I/O wykorzystywana jest do zdecentralizowanej obsługi sieci, a także do przesyłania sygnałów związanych i niezwiązanych z bezpieczeństwem do sterownika. Duże różnorodność modułów peryferyjnych pozwala na ich ekonomiczne dostosowanie do zapotrzebowania na sygnały I/O w ramach określonej aplikacji oraz zapewnia wysoki poziom elastyczności.

Modularyzacja samodzielnych maszyn i elementów instalacji i tworzenie z nich jednostek mogących działać autonomicznie lub w sieci wymaga posiadania potężnych sieci komunikacyjnych. Ważnym elementem systemu PSS 4000 jest możliwość łączenia za pośrednictwem sieci Ethernet z wykorzystaniem protokołu SafetyNET p. Takie rozwiązanie pozwala na połączenie w sieć wszystkich podzespołów sterowania oraz przesyłanie danych związanych i niezwiązanych z bezpieczeństwem. Transfer sygnałów sterowania w sieci SafetyNET p odbywa się w systemie, który ma mieszaną strukturę fizyczną, jednak logicznie jest rozdzielony, działa zatem bez wykorzystania sprzężenia zwrotnego. Sieć SafetyNET p jest certyfikowana do poziomu bezpieczeństwa SIL 3 zgodnie z normą IEC 61508, w związku z czym jest odpowiednia do aplikacji, w których bezpieczna komunikacja za pośrednictwem SafetyNET p ma zapewniać ochronę personelu obsługującego i konserwującego maszyny.

Jako system otwarty, PSS 4000 oferuje również możliwość współpracy z dodatkowymi sieciami, innymi niż SafetyNET p. PSS 4000 wspiera też zróżnicowanie językowe z perspektywy technicznej: sterowniki PSSuniversal PLC wspierają różne protokoły komunikacyjne w zależności od kraju i regionu, na przykład protokół PROFIBUS, który jest wykorzystywany w Europie, Ethernet/IP, często stosowany w USA i Azji, a także protokoły EtherCAT, CANopen i Modbus TCP. Dlatego też w przypadku PSS 4000 nie występują problemy związane z wymianą danych w ramach szerokiego spektrum systemów sterowania zewnętrznych dostawców – niezależnie od kraju, regionu, sektora czy rodzaju maszyny.

Istnieje również możliwość dodania do systemu sterowania PSS 4000 zróżnicowanych modułów przeznaczonych dla różnych gałęzi przemysłu. W ten sposób rozwiązania firmy Pilz wpisują się w aktualny trend ukierunkowany na przenoszenie funkcji do oprogramowania. Jeśli bezpieczeństwo stanowi integralny element ogólnej funkcji instalacji/maszyny, możliwe jest wdrażanie rozwiązań automatyzacyjnych, które spełniają wymagania w zakresie wydajności i dostępności instalacji, a zarazem są proste i przejrzyste. Decydując się na PSS 4000, klienci otrzymują jeden system, jeden tryb komunikacji i jedno narzędzie do obsługi wszystkich zadań automatyzacji. Umożliwia to uproszczenie obsługi przy jednoczesnym zwiększeniu standaryzacji.

Więcej o systemie sterowania PSS4000:

https://www.pilz.com/pl-PL/products-solutions/automation-system-pss-4000