Moduły sieci Ethernet

Nowe moduły I/O serii TBEN-S zbudowano w oparciu o układ scalony ARM. Architektura ARM oferuje specjalny projekt mikroprocesora stworzony jeszcze w latach 80. i znajdujący zastosowanie w smartfonach, tabletach i konsolach. Ich zaletą jest zredukowana liczba instrukcji oraz efektywność energetyczna. Cechy te umożliwiają stosowanie układów ARM również w wielu produktach elektronicznych w sektorze automatyki przemysłowej.

W przeciwieństwie do innych producentów firma Turck zdecydowała o stworzeniu własnego wieloprotokołowego oprogramowania – pod hasłem Turck Multiprotocol – przeznaczonego dla protokołów Profinet, EtherNet/IP i Modbus TCP i opartego na rodzinie układów ARM. Korzystając z ciągłego rozwoju układów ARM, firma Turck ma możliwość oferowania korzystnych cen tej technologii przy równoczesnej ciągłej poprawie parametrów pracy (większe pamięć i prędkość, mniejsze wymiary).

Elastyczny system

Technologia obsługi wielu protokołów firmy Turck to unikalne podejście do systemów sieciowych. Zamiast pozostawać przez lata przy jednym dostawcy gotowych technologii i tym samym układów elektronicznych, nowe rozwiązanie software’owe przystosowuje nowoczesną architekturę ARM i wykorzystuje wszystkie zalety nowoczesnych układów scalonych. Technologia ethernetowa stworzona przez firmę Turck umożliwia wdrożenie każdego nowego rozwiązania w zakresie technologii półprzewodnikowej, co w efekcie umożliwia zintegrowanie w przekazywanych klientom produktach mniejszych i szybszych układów elektronicznych. Firma ma pełną kontrolę nad całą technologią.

Ten skok technologiczny pozwala ponownie rozważyć możliwość zastosowania modułów I/O wszędzie tam, gdzie jeszcze kilka lat temu było to nie do pomyślenia ze względu na zbyt małą liczbę sygnałów I/O oraz gabaryty stacji sieci Profinet.

Niezależność technologii od innych dostawców umożliwiło firmie Turck stworzenie ultrakompaktowego modułu I/O serii TBEN-S. Stacja na obszarze zaledwie 32 × 144 mm oferuje podłączenie za pomocą żeńskich złączy M8. Urządzenie wykonane w stopniu ochrony IP67 jest w pełni uszczelnione, dzięki czemu idealnie nadaje się do wszystkich aplikacji, w których sygnały muszą zostać zebrane w ograniczonej przestrzeni, np. w aplikacjach budowy maszyn. Mimo kompaktowych rozmiarów moduły TBEN-S mogą pracować z każdym z trzech systemów Ethernet (Profinet, Modbus TCP lub EtherNet/IP), bez żadnej dodatkowej bramy komunikacyjnej. Dzięki funkcji wieloprotokołowości urządzenia automatycznie wykrywają protokół. Zintegrowany switch umożliwia zastosowanie modułów w topologii liniowej.

Zyski z elastyczności

Dostępne na rynku alternatywne rozwiązania modułów I/O oferowane są jedynie w połączeniu z bramami komunikacyjnymi i podłączanymi do nich małymi stacjami I/O tworzącymi podsieć. Podłączenie bezpośrednie modułów firmy Turck, np. do sieci Profinet, eliminuje konieczność stosowania bram komunikacyjnych, co ma pozytywny wpływ na ostateczną cenę systemu. Jednakże brak dodatkowego modułu komunikacyjnego to nie tylko niższe koszty, ale również znaczne zwiększenie elastyczności zastosowania, gdyż nie trzeba już kalkulować minimalnej liczby wejść/wyjść, dla których opłacalne jest zastosowanie bramy komunikacyjnej z podsiecią. Dzięki niedrogim, sieciowym modułom I/O serii TBEN-S nawet nieco tańsze, lecz bardziej pracochłonne podłączenie, bazujące na koncentratorach pasywnych, staje się całościowo mniej opłacalne.

Jeżeli wymagana jest obsługa znacznej liczby I/O, zastosowanie modułów TBEN-S okazuje się również bardzo korzystne. W przypadku stosowania tradycyjnych modułów kompaktowych ograniczeniem jest brama komunikacyjna, która obsługuje tylko pewną liczbę stacji. Po jej przekroczeniu istnieje konieczność zastosowania kolejnego łącznika sieciowego. Natomiast moduły TBEN-S podłączane są samodzielnie do sieci Ethernet. Niezależnie od tego, czy projektant wykorzysta jedną czy 16 stacji TBEN-S, koszt w przeliczeniu na pojedyncze I/O pozostaje taki sam, przy czym liczba modułów jest ograniczona jedynie maksymalną liczbą obsługiwanych przez sterownik stacji Ethernet.

Łatwo dostrzec, że seria TBEN-S jest czymś więcej niż tylko ultrakompaktowym modułem I/O. Firma Turck oferuje niewielkie stacje sieciowe przygotowane do tworzenia płaskiej architektury komunikacyjnej.

FSU, QC i DLR

Implementacja wszystkich trzech protokołów nie ma żadnych wad w porównaniu z urządzeniami specjalizowanymi – wręcz przeciwnie: moduły obsługują funkcje szybkiego startu FSU (Fast startup mode) sieci Profinet i QC (Quick connect) sieci EtherNet/IP, jak również protokoły redundancji MRP i DLR.

Firma Turck zapewnia również możliwość korzystania z funkcji webserwera. Dzięki temu parametryzacja i diagnostyka mogą być realizowane indywidualnie dla każdego modułu. Webserwer wizualizuje dane diagnostyczne w postaci zwykłego tekstu. Bufor diagnostyczny umożliwia również użytkownikowi otrzymywanie wiadomości diagnostycznych z pewnym opóźnieniem. Oba porty ethernetowe wyposażone zostały w licznik błędów, który może być monitorowany przez webserwer. Wspomniane funkcje są szczególnie interesujące dla użytkowników protokołów EtherNet/IP i Modbus TCP, gdyż w przeciwieństwie do sieci Profinet nie zapewniają one tak zaawansowanych narzędzi diagnostycznych.

Dla użytkowników tabletów i smartfonów firma Turck zaimplementowała funkcję webserwera, umożliwiającą odpytanie o dane diagnostyczne z obu tych urządzeń, oczywiście pod warunkiem uwzględnienia w systemie możliwości komunikacji bezprzewodowej. Tak zaawansowane funkcje webserwera dostępne są dla platformy wieloprotokołowej (dla wspomnianych trzech protokołów), dzięki zastosowaniu ekonomicznej i zintegrowanej architektury systemu operacyjnego.

Obsługa różnych sygnałów

Początkowa seria modułów TBEN-S firmy Turck oferuje pięć produktów: z czterema wejściami i czterema wyjściami dwustanowymi, z ośmioma wejściami dwustanowymi z diagnostyką na kanał lub moduł, z ośmioma wyjściami oraz z ośmioma uniwersalnymi wejściami/wyjściami dwustanowymi (TBEN-S1-8DXP). Ostatnie z wymienionych urządzeń ma możliwość automatycznego ustawienia wymaganej konfiguracji. Niektóre z wyjść mają też możliwość przełączania obciążeń aż do 2 A.

Urządzenia analogowe oraz wyposażone w master IO-Link pojawią się w ofercie jeszcze w tym roku. Jedną z najważniejszych cech modułu wyposażonego w cztery wejścia analogowe (TBEN-S2-4AI) będzie możliwość podłączenia nie tylko sygnałów analogowych prądowych czy napięciowych, ale również możliwość bezpośredniego podłączenia czujników Pt 100 czy termopar. Dzięki temu użytkownik będzie miał możliwość zastosowania jednego modułu zamiast kilku urządzeń z różnymi typami wejść analogowych. Zazwyczaj każdy z takich specjalizowanych modułów wyposażony jest w przynajmniej cztery wejścia tego samego typu, co często jest zbyt dużą liczbą w stosunku do wymogów aplikacji. Dzięki zastosowaniu modułów TBEN-S z uniwersalnymi wejściami analogowymi aplikacje będą mogły być realizowane za pomocą mniejszej liczby urządzeń i przy niższych kosztach. Ofertę uzupełniać będzie wariant wyposażony w cztery porty IO-Link.

Mniejszy stopień komplikacji

Już od dwóch lat firma Turck oferuje rozwiązania oparte na systemie wieloprotokołowym, mającym wiele zalet w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań. Ukoronowaniem proponowanego rozwiązania są moduły I/O serii TBEN-S. Dzięki zastosowaniu nowej technologii użytkownik stosujący protokoły Ethernet może wydatnie zmniejszyć liczbę urządzeń, które muszą być magazynowane. Producenci maszyn, którzy oferują rozwiązania bazujące na sterownikach firmy Rockwell (EtherNet/IP), jak i firmy Siemens (Profinet) mogą stosować dla obu rozwiązań te same wieloprotokołowe moduły I/O. Ponadto dzięki serii TBEN-S sensowna staje się obsługa nawet niewielkiej liczby I/O. Wielu klientów stosuje rozwiązania wieloprotokołowe w konwencjonalnych aplikacjach automatyzacji ze sterownikami pracującymi z protokołami Profinet lub EtherNet/IP. Natomiast do realizacji oceny i testów jakości wykorzystywane są systemy oparte na komputerach PC. W takich sytuacjach przydatne stają się moduły obsługujące również protokół Modbus TCP.

Perspektywy rozwoju

Czas cyklu życia w przemyśle półprzewodnikowym jest krótki. Nowe generacje układów scalonych pojawiają się na rynku co kilka miesięcy. Od 2012 r., kiedy to firma Turck zaprezentowała pierwszą generację modułów wieloprotokołowych, już dwa razy zaktualizowane zostały stosowane w modułach I/O układy elektroniczne. Dzięki opisanej wcześniej strategii firma Turck potrzebuje bardzo niewiele czasu, aby zintegrować w swoich urządzeniach rozwiązania nowej generacji. Z punktu widzenia dynamicznego rozwoju technologii półprzewodników układy scalone powinny stawać się coraz tańsze, a w przyszłości mogą znaleźć zastosowanie również w innych grupach produktowych firmy Turck.

TURCK Sp. z o.o.

ul. Wrocławska 115,45-836 Opole
tel. 77 443 48 00, fax 77 443 48 01
e-mail: poland@turck.com
www.turck.pl

źródło: Automatyka 11/2015