A Beckhoff One Cable Automation (OCA) technológiája számos lehetőséget rejt magában a gépek és üzemek automatizálása terén. Fizikailag egykábeles EtherCAT P megoldás formájában, vagy egy hibrid, a Beckhoff be/kimeneti rendszerén belül ECP- és ENP-csatlakozókkal szerelt változatban találkozhatunk az OCA-technológiával.
A rendkívül kompakt EtherCAT P Box-modulok mérete a szabványos IP 67 házba szerelt, új EPP3632 típusú, kétcsatornás állapotfigyelő interfészhez képest
Az alábbi interjúban Dirk Bechtel, a terepibusz-rendszerek termékmenedzsere ismerteti az OCA új, IP 67 védettséggel rendelkező be-kimeneti moduljait, rávilágítva a különösen kompakt kialakítás és a széles körű diagnosztikai funkciók nyújtotta előnyökre.
Milyen előnyöket kínál a felhasználóknak az OCA, mint átfogó koncepció?
Dirk Bechtel: Mint a „One Cable Automation” elnevezés is érzékelteti, mindössze egyetlen kábelre van szükség egy teljes gép vagy gyártósor energiával való ellátásához, és adatforgalmának biztosításához. Ennek köszönhetően egyrészt mérséklődnek az anyagköltségek, továbbá a kábelezés idő- és munkaigénye, másrészt telepítéskor minimálisra csökken a helyigény és kevesebb lesz a hibalehetőség is. Ezenfelül az OCA ideális feltételeket teremt a moduláris géptervezéshez. Egy üzem ugyanis csak akkor bontható következetes módon szakaszokra – például adagoló vagy címkéző egységekre –, ha a táplálás (24 V, 400 V stb.) és az adatátvitel egyszerűen, egyetlen kábelen keresztül történik. Ennek nyilvánvaló előnyei vannak: a gépek rugalmasabban tervezhetők, továbbá a végfelhasználó egyszerűbben telepítheti és helyezheti üzembe őket.
Dirk Bechtel, a terepibusz-rendszerek termékmenedzsere: „Az új, rendkívül kompakt EtherCAT P Box-modulok 50%-kal kevesebb helyet igényelnek, és alacsonyabb csatornaszámuk révén rugalmasabban lehet az igényekhez alkalmazkodni.”
Milyen alkalmazási területeket céloznak meg a különböző egykábeles – EtherCAT P, ECP és ENP – változatok?
Dirk Bechtel: Az M8 csatlakozóval ellátott EtherCAT P alapötlete, hogy az adat- és energiaátvitel nemcsak közös kábelen, hanem a szokásos Ethernet kábel rézvezetékein keresztül történik. Az AWG22 méretű kábel kis vezetékvastagsága ebben az esetben 3 A-re korlátozza az átvihető áramot. Az EtherCAT P ezért kiválóan alkalmas kompakt digitális be-/kimeneti modulok vagy kisebb hajtások energiaellátására. Az ECP- és ENP-csatlakozócsalád tagjai nagyobb teljesítményigények kielégítését, például teljes gépmodulok csatlakoztatását teszik lehetővé. Az ECP egy kiegészítő, vastagabb vezetékeket tartalmazó hibrid kábelben egyesíti az EtherCAT P vezetékelrendezést – más szóval, M8 kábelként az Ethernet-kommunikációt –, illetve az energiaátvitelt. Az ENP változat hasonló megoldású, de csak EtherCAT adatátvitelre szolgál. Mivel a változatok vegyesen használhatók egyazon rendszeren belül, a felhasználó maga választhatja ki egy adott feladathoz legmegfelelőbb csatlakozást. Például, az ACP-be integrált EtherCAT P segítségével egy gépszakasz logikai funkciói az egyéb energiaellátástól függetlenül valósíthatók meg. Az ENP viszont olyan esetekben ideális, amikor az EtherCAT a gépek közötti kommunikáció gerince. Ezenfelül ellentétben az EtherCAT P-vel, az ENP alkalmas hosszabb átviteli szakaszok áthidalására.
Az EtherCAT P segítségével nemcsak a kábelezés idő- és munkaigénye, valamint helyigénye csökkenthető, hanem kompakt kivitelének köszönhetően a készülékház méretei is. Melyek az új, ultrakompakt be-kimeneti modulcsalád tagjai?
Dirk Bechtel: Az 50%-kal csökkentett, 30 x 860 x 20 mm méretű új termékcsalád lényegesen kompaktabb, mint a korábbi EtherCAT P be/kimeneti box-modulok. Az EPP1004 típusú, négycsatornás bemeneti dobozt, valamint a négy darab, be- és kimenetként egyaránt használható csatornával rendelkező, nagyon rugalmasan alkalmazható EPP2334 típusú egységet digitális érzékelőkhöz tervezték. Ezeket két rendszerkomponens egészíti ki: a táplálásra is képes EtherCAT P/EtherCAT csatlakozóval rendelkező EPP9001 típusú modul segítségével a szokásos EtherCAT eszközöket lehet közvetlenül a gépnél tápfeszültséggel ellátni, adatforgalmukat biztosítani és az EtherCAT P rendszerbe bekötni, míg az EPP9022 be/kimeneti doboz részletes feszültség- és áramdiagnosztikát tesz lehetővé.
Az ultrakompakt EtherCAT P Box-modulok a gépautomatizálás méretcsökkentési törekvéseihez tökéletesen illeszkednek, méretválasztékuk pedig a decentralizált be/kimeneti réteg szintjén árnyaltabb
Milyen előnyöket kínál a felhasználónak a különösen kompakt kivitel?
Dirk Bechtel: A kis méret nagyon fontos lehet szűk helyre történő beépítési viszonyok esetén, továbbá illeszkedik az automatizálás minden területén tapasztalható méretcsökkentési törekvésekbe. A döntő szempont azonban az, hogy árnyaltabb a méretválaszték: az eddigi nyolccsatornás eszközök mellett most már kisebb, négycsatornás alternatívák is vannak. A termékcsalád még alacsonyabb csatornaszámú egységekkel, vagy például egy- vagy kétcsatornás analóg box-modulokkal való bővítése esetén az új készülékház még jobb skálázhatóságot tesz majd lehetővé. A decentralizált, IP 67 védelemmel rendelkező be-/kimeneti rendszer így még jobban hozzáigazítható a helyszínen egy adott gép vagy gépszakasz egyedi igényeihez.
Mennyire fontos a diagnosztika és az állapotfigyelés, különösen az OCA szempontjából?
Dirk Bechtel: A moduláris gépek és üzemek terjedésével egyre hangsúlyosan előtérbe kerül a diagnosztika és az állapotfigyelés fontossága. Általában minden létesítménynél fontos, hogy minden berendezés számára rendelkezésére álljon a szükséges feszültség – például 24 V – és teljesítmény. Ezt korábban egyszerű módszerekkel nemigen lehetett ellenőrizni, most viszont, az ultrakompakt EPP9022 EtherCAT P Box rendszerbe integráltan, nagyobb ráfordítás nélkül teszi lehetővé az ellenőrzést.
Egy rendkívül kompakt EtherCAT P Box, például az EPP1004 (jobb oldalt) csak fele akkora helyigényű, mint egy szokványos box-modul, például az EPP2338 (bal oldalt)
Milyen diagnosztikai funkciókat nyújt az EPP9022 EtherCAT P Box?
Dirk Bechtel: Az EPP9022 alkalmas az UV és UP feszültség, valamint az IS és IP áram mérésére úgy átmenetileg az üzembe helyezés közben, mint állandó jelleggel az üzemeltetés során. Az üzembe helyezéskor különböző színű fénydiódák jelzik a feszültségszintet magán a dobozon, és ez nem igényel EtherCAT vezérlő (master)-szerepkörű modult. Az üzemeltetés közben rögzített értékek folyamatadatokként kiolvashatók a vezérlő szerepkörű eszközből. Ezzel minden adott ahhoz, hogy átfogó gépdiagnosztikát lehessen kiépíteni – a hibák gyors észlelésével pontos megelőző karbantartást is biztosítva.
Mit jelent mindez a gyakorlatban?
Dirk Bechtel: Elsősorban a létesítmény megbízható működését. Ennek fontos és értékes eszköze az EPP9022 típusú modul, mégpedig már a gép tervezése és üzembe helyezése során is. Ezenfelül az EP9022 az EtherCAT P rendszer legkülönbözőbb helyein alkalmazható. Egy EtherCAT P szakaszba helyezve azonnal mérhető egy adott helyen az átfolyó áram és ezáltal az áramfogyasztás. Egy EtherCAT P szegmens végére helyezve az EPP9022-t, az általa mért feszültség figyelésén keresztül ellenőrizhető, hogy az utolsó eszköz is kap-e elegendő tápfeszültséget a beavatkozó szervek vagy egy érzékelő működtetéséhez. Különösen üzembe helyezéskor nagy segítség, hogy a feszültségviszonyok közvetlenül az EtherCAT P dobozon, LED-ek révén ellenőrizhetők. A zöld, sárga és vörös színhez rendelt, szükség esetén egyedileg megadható szintek – például a zöldhöz hozzárendelt, IEC 61131 szabvány szerinti 20,4 V – világosan tükrözik egy hálózat állapotát.
Újdonság az állapotfigyelésre (CM – Condition Monitoring) szolgáló, általános kivitelű, teljes méretű házba épített EPP3632 típusú kétcsatornás interfész is. Milyen különleges jellemzőket kínál ez az EtherCAT P Box?
Dirk Bechtel: Az új EtherCAT P Box funkcionálisan megfelel a bevált EL3632 EtherCAT terminálnak, úgyhogy ügyfeleink továbbra is egy-az-egyben alapozhatnak CM-ismereteikre; többletként az IP 67 védettségű, új interfész közvetlenül a gépnél is telepíthető. Ez a kábelezés idő- és munkaigényének csökkentésén, valamint a gép modularizálásának egyszerűsítésén túl a zavarvédelmet is fokozza, mivel rövidebbek a szenzorkábelek. Az EPP3632 EtherCAT P Box tehát egy decentralizáltan alkalmazható interfész, melyhez akár két darab IEPE érzékelő is csatlakoztatható, kéteres vezetékkel. A bemeneti jel mintavételezése túlmintavételezéssel akár 50 000 minta/s/csatorna sebességgel is történhet. Beállítható szűrői és tápáramai révén az EPP3632 egy adott alkalmazás sajátos követelményeihez is hozzáigazítható.
Mik a különbségek az új EP9221-0057 és az EP9224-0037 típusú infrastruktúra-modul között?
Dirk Bechtel: Mindkét EtherCAT Box modul lehetővé teszi egy B17 ENP bemenet szétosztását 1–4 EtherCAT P kapu között, valamint továbbvezetését a rendszer láncolásához. Az egyetlen funkcionális különbség a csatornaszám. Eltérő azonban a forma: az egycsatornás EP9221-0057 lapos formája és oldalt elhelyezett B17, illetve EtherCAT P M8 csatlakozóinak köszönhetően egyszerűbb a helyszíni szerelés. Mindkét modul alkalmas diagnosztizálásra, mivel mindegyik figyeli, korlátozza és szükség esetén lekapcsolja az UV vezérlőfeszültséghez tartozó átfolyó áramot és az UP perifériafeszültséget az EtherCAT P ágban. Ezenfelül a folyamatadatok alapján kiértékelhetők az EtherCAT P bemeneti feszültség- és áramértékei is. Ezekkel az ENP infrastruktúra-modulokkal könnyű tehát leágazni az EtherCAT-gerincből közvetlenül az EtherCAT P világába.
Az új, EPP9221-057 (bal oldalt) és EP9224-0037 típusú energiaelosztó modul nagyobb teljesítményigény vagy nagyobb távolságok esetén, B17 ENP csatlakozón keresztül EtherCAT kommunikációt, valamint 2 x 24 V feszültséget és védővezetéket biztosít
Az OCA rendszerek mely követelményeit lehet ezáltal teljesíteni?
Dirk Bechtel: Az ötpólusú B17 ENP csatlakozókon keresztül az ENP vezeték nagyobb keresztmetszetének köszönhetően az EtherCAT P Box-modulok akár 14 A tápáramot is kaphatnak (UV/UP áganként), ezért nagyobb távolságokon alkalmazhatók, mint az EtherCAT P. Ezek az új infrastruktúra-eszközök tehát ideálisan használhatók a géptől külön elhelyezett vezérlőközpontokban vagy fő vezérlőszekrényekben, továbbá nagyobb létesítmények alrendszerekre bonthatók a segítségükkel. Megvalósítható velük kiterjedt EtherCAT-hálózat, amelyhez az egyes gépszakaszok infrastruktúra-modulokon keresztül, leágazásként vagy csillag topológiában csatlakoztathatók EtherCAT P technológiával. A jövőben ugyanez az elv alkalmazható lesz még nagyobb teljesítmények vagy távolságok esetén is, például további infrastruktúra-modulok B23 vagy akár B36 ENP csatlakozókon keresztül történő táplálására, valamint a mostani EtherCAT M8 kimenetek helyett B17 vagy B23 kimenetekkel való szerelésre.
Az interjút Stefan Ziegler, a Beckhoff Automation GmbH & Co. KG marketingkommunikációs munkatársa készítette.
ForrásBeckhoff