Jste zde

IIoT systémy v Ex prostředí

Antonín Vojáček, 17. Březen 2024 - 19:51

Moderní IIoT systémy musí být schopny pracovat nejen v běžných prostředích, ale i v nebezpečných oblastech výbuchu. I tam je dnes již nutné zavádět technologie sběru dat prostřednictvím Ethernetu.

IIoT systém excom

Systém excom společnosti Turck je jediný vysoce dostupný I/O systém na světě, který již desítky let důsledně implementuje distribuovanou koncepci automatizačního systému pro použití v nebezpečných oblastech výbuchu a je zde již považován za osvědčený nástroj v procesním průmyslu. Excom totiž spojuje úroveň I/O rozhraní a ATEX oddělení v jednom krytu pro prostorově úsporné centrální i decentralizované instalace jak v zóně 2, tak i zóně 1. Celý systém je navíc pro Ex oblasti rovnou výrobcem i schválen. Uživatelé si tak mohou flexibilně vyměňovat či dokonce rozšiřovat / doplňovat brány nebo I/O karty bez opětovného schválení.

Příklad reálné instalace I/O jednotky Turck excom ve výbušném prostředí Ex / ATEX.

Redundantní spolehlivé systémy

Pro zajištění maximálně spolehlivého a nepřetržitého provozu může být dosaženo vybavením jak zdvojeného (tj. redundantního) napájení, tak i průmyslové komunikace. Místo jednoho zdrojového a jednoho komunikačního modulu lze instalovat vždy dva stejné moduly, přičemž jeden pracuje jako hlavní a druhý jako záložní.

V případě poruchy jednoho z nich pak bez jakéhokoliv přerušení funkce přebírá jeho práci modul druhý a poškozený modul lze za neustálého plného běhu I/O jednotky také vyměnit - tzv. „hot swapping“. Lze tak zajistit trvalý běh bez přerušení funkce systému požadovaný zejména v náročných provozech.

Základní 3 možné konfigurace redundatního (zálohovaného) napojení řídicích jednotek DCS (Masters) na I/O jednotku Turck excom s jedním či dvěma ethernetovými rozhraními / kartami (Gateways).

Celý modulární I/O systém excom se skládá z propojovací základny s I/O sloty, napájecích zdrojů a komunikačních bran. Karty vstupů a výstupů jsou k dispozici pro digitální / spínané i analogové signály a nechybí ani moduly pro odporové teplotní senzory, rychlé frekvenční signály nebo připojení potenciometrů.

Ve výsledku může být využita celková hustota až 960 signálů v pěti základních deskách umístěných v jedné standardní ovládací skříni.

Popis možné výbavy I/O jednotek Turck excom (vlevo) a standardních dostupných provedení zapouzdření s již scháleným ATEX certifikátem.

Pro přímou konfiguraci systému z PC slouží softwarový balíček DTM excom umožňující on-line konfiguraci celé I/O sestavy i specifická nastavení každého modulu. K dispozici je kompletní simulace včetně signálů na vstupech a výstupech a podrobná diagnostika systému i za běhu.

Příklad softwaru konfigurace a diagnostiky I/O jednotek Turck excom.

Excom brány GEN-3G a GEN-N

Komunikační brány GEN-N a GEN-3G umožňují napojení vzdálených I/O excom jednotek i v průmyslových ethernetových sítích a tak snadno integrovat do řídicích systémů protokoly Profinet, Ethernet/IP a Modbus-TCP. Připojení je realizováno pomocí standardních konektorů RJ45 a brány podporují 10/100 Mbit/s a half-duplexní přenos i automatické křížení.

Ethernetové komunikační brány Turck GEN-N a GEN-3G pro I/O jednotky excom.

Navíc excom GEN-3G brána jako jeden z prvních modulů svého druhu poskytuje možnost přenosu signálů až z ATEX výbušné zóny 0. Konkrétně umožňuje snadno realizovat ethernetové rozhraní v ATEX zóně 2, které na jedné straně přes moduly umožňuje napojit senzory umístěné v zóně 1 nebo 0 a na druhé straně ze zóny 2 realizovat flexibilní paralelní přístup a přenos procesní informace i metadat z terénu přímo do lokálních i do externích IT systémů mimo výrobní areál nebo do cloudu pro analýzu a vyhodnocení, efektivní monitorování stavu, prediktivní údržby, optimalizace dat procesu prostřednictvím paralelního přístupu k datům a cloudové připojení pro analýzu dat mezi závody.

Navíc integrovaný přepínač umožňuje implementaci kruhové topologie v souladu s DLR nebo MRP. Pro nejvyšší dostupnost podporuje excom, kromě redundancí hardwaru pro napájení a komunikaci, i systémové redundance S2.

Typ různých redundantních řešení propojení a komunikace DCS / PLC řídicí jednotky (Primary / Backup) s I/O jednotkou (Device).

Nové napájecí moduly pro ATEX

Nové napájecí moduly PSM24 umožňují prediktivní údržbu, monitorování a optimalizaci pro aplikace s vysokou dostupností i v ATEX zóně 2. Modul PSM24-3G.1 napájí systémy excom v zóně 2/22, zatímco PSM24-N.1 napájí systémy excom v základním prostředí (systém N). Navíc kompatibilita s předchozími napájecími moduly a systémy excom umožňuje modernizaci stávajících instalací excom o funkce IIoT.

Široké možnosti aplikací v průmyslu

Škála aplikací s excom systémy v Ex zónách zahrnuje systémy v různém chemickém, farmaceutickém a kosmetickém průmyslu, například v lakovnách, stáčírnách nebo farmaceutických provozech, stejně jako v potravinářském průmyslu. Ethernet komunikace zde nabízí možnost paralelního přístupu k signálům z procesu a analýzu těchto dat. To umožňuje otevřít závody pro vývoj umělé inteligence a související zvýšení efektivity.

Systémy excom vysílají diagnostické údaje v souladu s normou NAMUR NE107 prostřednictvím ethernetové brány a k procesním datům lze přistupovat také prostřednictvím paralelního přístupu pro čtení, aniž by byla ovlivněna integrita procesní komunikace. Tato data lze využít pro systémy prediktivní údržby nebo monitorovací a optimalizační opatření (M+O).

Možnosti umístění a napojení senzorů na I/O jednotky Turck excom v různých zónách ATEXa možnosti redundace napojení komunikace na řídicí jednotku či jednotky DCS a následně na cloudové systémy.

Propojitelnost s DCS různých výrobců

Systém Turck excom podporuje transparentní napojení na DCS/PLC systémy Rockwell, Emerson, Honeywell, Siemens, ABB, Yokogawa nebo Supcon. Tak se uživatelé mohou vždy spolehnout na stejné DTM, EDS nebo GSDML konfigurační soubory a stejnou provozní logiku. To snižuje požadavky na školení a usnadňuje flexibilní nasazení kvalifikovaných zaměstnanců v různých částech závodu.

Diagram propojitelnosti a podpora funkcí I/O jednotek Turck excom s DCS / PLC jednotkami různých výrobců.

Závěr

Nejen s remote I/O jednotkami excom se lze seznámit i na veletrhu AMPER 2024 na stánku českého zastoupení Turck CZ.

Veletrh AMPER 2024 s podtitulem Smart&Connected World se zaměří na chytré technologie. Tématy budou mimo jiné elektroenergetika, fotovoltaika, elektroinstalace, systémy řízení a zabezpečení budov, osvětlovací technika, pohony a napájení, elektromobilita nebo smart city. Navštivte Brno 19.-21.3. 2024. www.amper.cz