Dual-channel-princip

Den tiltagende digitalisering medfører bl.a. også en ændring i kendte processer og forløb. Hidtil gældende og fastlagte standarder sættes på en prøve, forsvinder helt, eller skal eventuelt tilpasses. På mange områder får man indtrykket af, at verden bliver mere og mere kompleks, og at der derfor kræves nye kompetencer og strategier for at kunne leve op til fremtidens krav. Leuze electronic udvikler derfor smarte sensorer, som hjælper med at optimere produktionsprocesserne hos kunden og øge produktiviteten af maskinerne og anlæggene. Hvad Dual Channel helt konkret betyder, vises i følgende video.

Hvad betyder digitalisering og Industri 4.0?

I første omgang handler Industri 4.0 eller IIoT om at standardisere og udveksle data på tværs af alle systemgrænser og i Cloud. Størstedelen af disse data genereres vha. sensorer. Det er deres opgave at registrere processtørrelser og i dataformat overføre disse data til modtagersystemer via interface(s). Disse procesdata er principielt de originale data til løsning af den egentlige automatiseringsopgave.

Afhængigt af sensortype leveres forskellige datamængder. Der anvendes sådanne interfaces, der er bedst tilpasset den komplekse dataoverførsel: Enkle, binært koblende sensorer overfører procesværdien, status- og diagnosemeddelelser via IO-Link punkt-til-punkt-kommunikationsinterface. Mere komplekse sensorer med større funktionsomfang er hyppigt integreret i fieldbus-netværk i realtid. De overfører også flere proces- og alarmværdier samt status- og diagnosemeddelelser og kan konfigureres fuldstændigt via styringen.

Med Industri 4.0 sættes der større fokus på andre temaer såsom formelændring og formatskift samt tilstandsovervågning og forudsigelig service. De hertil nødvendige data er ofte ikke nødvendige til automatiseringsopgaven, men hjælper brugeren til at planlægge forebyggende serviceintervaller og dermed øge anlæggets disponibilitet. Dataene sammenføres fra forskellige kilder til et centralt sted, f.eks. i Cloud. På trods af lave opdateringshastigheder fås en større datamængde og dermed en anden kommunikationskarakter.

 

Hvilken kommunikationsløsning tilbyder Leuze i forbindelse med IIoT og I4.0? 

Leuze understøtter denne forskelligartede kommunikationskarakter på ideel vis vha. dual-channel-princippet. Mens den første sensorkanal overfører dataene til processtyringen i realtid, overfører den anden sensorkanal informationerne til overvågning og analyse af maskinen. Princippet er ens for alle sensorer med interface(s), uafhængigt af kompleksitet.

Dual-channel ved binært koblende sensorer

1. Dual-channel med integration i PLC

Hvis man f.eks. ser på kontrastaftasteren KRT 18B, som anvendes i hurtigt kørende emballeringsmaskiner til beregning af en nøjagtig skæringsposition, så er maskinens emballeringskvalitet afhængig af skifteudgangens realtidsegenskaber. Derfor er det bedre ikke at benytte kontrastaftasterens skifteudgang via styringen, men tilslutte direkte til en aktuator. For alligevel at give mulighed for overvågning og analyse af maskinen, har kontrastaftasteren udover den hurtige skifteudgang også et IO-Link-kommunikationsinterface. Desuden kan der holdes øje med procesværdien, funktionsreserven fastlægges og konfigureringen udføres. Den understøtter desuden kunden ved formelændring eller ved formatændring.

 

2. Dual-channel og IIoT / Industri 4.0

I forbindelse med IIoT og Industri 4.0 skal data, f.eks. til overvågning og konfigurering, være tilgængelige, uanset hvor man opholder sig, og stilles til rådighed for andre globale automatiseringsdeltagere. Som regel benyttes Cloud-løsninger hertil. Såfremt de identiske forudsætninger gælder, som ovenfor beskrevet, er det nødvendigt med en forbindelse til et IO-Link-koblingsmodul med Ethernet-interface og OPC UA-kommunikationsprotokol i stedet for IO-Link-forbindelsen til PLC. Integrationen i Cloud sker f.eks. via en IIoT edge gateway.  

Dual-channel ved sensorer med fieldbus-interface

Dual-channel og IIoT / Industri 4.0

Ved mere komplekse sensorer med integreret fieldbus-interface tilbyder Leuze electronic ligeledes en dual-channel-løsning. Således har f.eks. stregkodescanneren BCL 348i bl.a. et PROFINET-fieldbusinterface. Via disse kan styringen principielt levere proces- og alarmværdier, udførlige status- og diagnosemeddelelser og udføre den komplette konfigurering af enheden. Såfremt dataene til overvågning skal være tilgængelige stedsuafhængigt og globalt, gør sensoren disse data tilgængelige via et Industrial Ethernet interface med OPC UA-kommunikationsprotokol. Via en integreret Cloud-connector eller en IoT Edge gateway kan disse data transporteres til en Cloudapplikation.

Fordele ved dual-channel-princippet fra Leuze

Temaer såsom statusovervågning (Condition Monitoring) eller forudsigelig service (Predictive Maintenance), som diskuteres intensivt i forbindelse med IIoT og Industri 4.0, gør det nødvendigt med sensorer, der er i stand til at gøre dataene tilgængelige globalt og i et standardiseret format. Samtidig skal der generelt skelnes mellem, hvilke krav der stilles til realtidsegenskaberne.  Ved hjælp af Dual Channel-princippet er det for første gang muligt at gøre data tilgængelige separat og alt efter kundens krav. Via kanal 1 overføres data med realtidsforespørgsel, via kanal 2 data til procesovervågning og parametrering.

Det klassiske IO-Link-interface i den binært koblende sensor, som i SIO-mode tillader et skiftesignal eller på opfordring en punkt-til-punkt-kommunikation med sensoren, kan ikke leve op til dette krav. Til processtyringen er nemlig begge informationer nødvendige på samme tid. Det skal være muligt for kunden i en kontrastaftaster-procesværdi kontinuerligt og online under en emballeringsproces at kunne evaluere skiftereserver i forhold til grænseværdier eller tilsmudsningsgrad for at kunne erkende afvigelser i forhold til den indstillede værdi. Netop her hjælper dual-channel-princippet. 

I sensorer med fieldbus er dataene til overvågning og konfigurering til rådighed i realtids-Ethernet-interfaces. Ganske vist kun lokalt tilgængelige, men ikke stedsuafhængigt eller globalt. Og for det meste evalueres de informationer ikke, som en sensor leverer til statusovervågningen eller den forudsigelige service. Også her er dual-channel-princippet fra Leuze den rigtige løsning.