Zdalne moduły I/O – wprowadzenie
Kurs konfiguracji komunikacji oddalonych modułów Astraada IO IP67, odc. 1

Rozpoczynamy cykl artykułów poświęcony konfiguracji komunikacji pomiędzy modułami Astraada IO IP67 a urządzeniami nadrzędnymi. W ramach tego kursu pokażemy, jakie protokoły komunikacyjne można wykorzystać w tym celu oraz jak prawidłowo skonfigurować takie połączenie w poszczególnych środowiskach programistycznych.

W tym kursie nauczysz się:

• czym są zdalne moduły wejść/wyjść, jakie mają zastosowania i jakie oferują funkcjonalności,
• jak skonfigurować komunikację pomiędzy modułami Astraada IO IP67 a różnymi urządzeniami nadrzędnymi (sterownikiem PLC, panelem HMI, kontrolerem robota przemysłowego),
• jakie protokoły komunikacyjne można wykorzystać do połączenia z modułami,
• jak przebiega konfiguracja połączenia w popularnych środowiskach programistycznych (Codesys, TIA Portal, PAC Machine Edition, Cscape),
• jak korzystać z narzędzia Astraada IO Configuration Tool i plików deskrypcyjnych do konfiguracji komunikacji,
• jak wygląda struktura przesyłania danych (wejścia/wyjścia/status) dla różnych protokołów i jak monitorować taką wymianę.

Co będzie potrzebne?

• Astraada IO IP67; EtherCAT lub Astraada IO IP67; Multi Protocol
• Program Astraada IO Configuration Tool – możliwy do pobrania TUTAJ
• Odpowiednie pliki deskrypcyjne dla poszczególnych środowisk programistycznych.

Kurs ma charakter praktyczny i krok po kroku przeprowadza przez proces konfiguracji komunikacji w zależności od wybranego protokołu i środowiska.

W pierwszym odcinku dowiesz się, czym są zdalne moduły I/O i czym się charakteryzują, oraz gdzie najlepiej je wykorzystać, tak aby w pełni cieszyć się ich funkcjonalnością.

Podstawowe informacje o zdalnych modułach I/O

W nowoczesnych systemach automatyki klasyczne podejście, w którym wszystkie sygnały z czujników i urządzeń wykonawczych są prowadzone do jednej, centralnej szafy sterowniczej, może okazać się coraz mało praktyczne. Mowa tu w szczególności o takich branżach, jak intralogistyka czy przemysł maszynowy, gdzie często mamy do czynienia z rozproszonymi instalacjami, w których urządzenia znajdują się na dużej powierzchni lub w trudnodostępnych miejscach.

Zdalne moduły I/O to urządzenia, które przejmują rolę klasycznych modułów wejść i wyjść, ale są montowane bezpośrednio w miejscach, gdzie ma miejsce zbieranie lub wysyłanie sygnałów, a więc na liniach produkcyjnych, przy maszynach, a także w punktach pomiarowych lub sterujących. Ich zadaniem jest lokalna obsługa sygnałów cyfrowych lub analogowych i przesyłanie danych do sterownika znajdującego się w innym miejscu. Dzięki temu nie ma potrzeby prowadzenia nadmiarowego okablowania przez całą halę czy zakład produkcyjny.

Moduły zdalne Astraada IO (po lewej) oraz Horner SmartMod PLUS (po prawej). Źródło: ASTOR

Korzyści i ogólne zabezpieczenia oddalonych modułów I/O

Rozwiązanie polegające na stosowaniu oddalonych modułów I/O przynosi szereg praktycznych korzyści. Przede wszystkim znacząco upraszcza instalację elektryczną. Mniejsza liczba przewodów oznacza nie tylko niższe koszty, ale również mniejsze ryzyko błędów montażowych oraz łatwiejsze serwisowanie. Co więcej, zdalne moduły I/O pozwalają na większą elastyczność projektową. System sterowania nie musi być skupiony w jednym miejscu, co daje większą swobodę przy projektowaniu nowych instalacji i modernizacji istniejących.

Warto również zwrócić uwagę na fakt, że zdalne moduły I/O są często zaprojektowane z myślą o pracy w wymagających warunkach przemysłowych. Ich obudowy bywają odporne na pył, wilgoć, korozję czy wibracje, co pozwala na montaż bezpośrednio na maszynach lub w otwartym środowisku, bez konieczności stosowania dodatkowej obudowy ochronnej. Stanowi to kolejną oszczędność, zarówno pod względem kosztów sprzętu, jak i zajmowanej przestrzeni w zakładzie.

Gdzie warto wykorzystać oddalone moduły I/O?

W tym miejscu warto wyróżnić konkretne obszary, w których zastosowanie zdalnych moduły I/O może okazać się szczególnie przydatne.

Pierwszym z nich jest przemysł maszynowy, a wiec wykorzystanie modułów we współpracy z robotami, prasami, obrabiarkami CNC i na liniach montażowych. Niewielka odległość modułów od czujników i siłowników zmniejsza długość okablowania i jednocześnie redukuje koszty. Jeżeli moduł posiada wysoki stopień ochrony, IP możliwy jest montaż bezpośrednio na maszynie, bez dodatkowych szaf sterowniczych. Przy tym zmniejszana jest awaryjności – dzięki odporności na pył, wilgoć oraz wstrząsy i wibracje.

Drugim obszarem może być przemysł spożywczy oraz farmaceutyczny. W tej branży często spotykane są linie pakujące, systemy dozowania i napełniania płynów oraz automatyzacja transportu produktów. Zdalne moduły I/O w tym wypadku zapewniają wysoką odporność na wilgoć, detergenty czy mycie wysokociśnieniowe, eliminują konieczność stosowania dodatkowych obudów ochronnych oraz gwarantują bezpieczną integrację w sterylnych warunkach.

Kolejny bardzo ważny obszar to logistyka i transport wewnętrzny. Roboty mobilne, systemy przenośników taśmowych i rolkowych, zautomatyzowane magazyny oraz sortownie paczek – wszędzie tam oddalone moduły skrócą czas montażu i uruchomienia instalacji, zapewnią możliwość rozbudowy całego systemu w oparciu o szybkie podłączenie kolejnych modułów bez poświęcania nadmiernego czasu na okablowanie, zredukują przestoje dzięki łatwemu serwisowi plug & play oraz pozwolą na instalacje bezpośrednio na urządzeniu.

Energetyka i infrastruktura to również branże, w którym zdalne moduły I/O świetnie się sprawdzą. Szczególnie dotyczy to monitoringu i sterowania systemami WOD-KAN, automatyzacji w elektrowniach i farmach wiatrowych oraz fotowoltaicznych, a także sterowania oświetleniem ulicznym i tunelowym. Zdalne moduły w tym przypadku zapewniają możliwość instalacji na zewnątrz, bez dodatkowej ochrony przed czynnikami atmosferycznymi, komunikację z systemami SCADA i sterownikami PLC w rozległych instalacjach przemysłowych oraz redukcję kosztów związanych z okablowaniem oraz liczbą szaf sterowniczych.

Ostatnim obszarem wartym wyróżnienia jest transport publiczny. Oddalone moduły mogą sprawdzić się w monitorowaniu infrastruktury tuneli i mostów, a także w systemach biletowych i kontroli dostępu. Posiadając odpowiedni stopień odporności na wilgoć, pył, wibracje i promieniowanie UV, mogą zostać zastosowane na zewnątrz, bez dodatkowej obudowy oraz w integracji z siecią komunikacyjną w rozproszonych systemach sterowania.

W kolejnych częściach tego kursu przyjrzymy się bliżej, jak w praktyce skonfigurować komunikację pomiędzy oddalonymi modułami I/O a różnymi urządzeniami nadrzędnymi, jakie protokoły komunikacyjne można w tym celu wykorzystać oraz jak wygląda struktura przesyłania danych i jak monitorować taką wymianę.