Beckhoff đưa I/O analog đến gần hơn với các giới hạn điều khiển chính xác

Beckhoff Automation đã mở rộng danh mục thiết bị đầu cuối EtherCAT với bảy mô-đun I/O analog mới, hướng đến độ phân giải cao hơn và kiến trúc điều khiển có mật độ lớn hơn. Dòng sản phẩm mới chuyển từ độ phân giải 12 bit lên 16 bit, cải thiện độ trung thực của tín hiệu trong các môi trường tự động hóa yêu cầu cao.

Bản cập nhật bao gồm các biến thể I/O đầu vào, đầu ra và kết hợp, được thiết kế cho PLC dạng mô-đun và các hệ thống điều khiển phân tán. Giờ đây, kỹ sư có thể tăng mật độ kênh mà không cần thiết kế lại bố cục tủ điện hoặc đánh đổi độ chính xác tín hiệu.

Khi các nhà máy công nghiệp hướng đến khả năng kiểm soát quy trình chặt chẽ hơn, bước tiến gia tăng về độ phân giải analog này cho thấy xu hướng rộng hơn toward điều hòa tín hiệu được định nghĩa bằng phần mềm ngay tại biên.

Độ phân giải cao hơn kết hợp với kiến trúc EtherCAT dạng mô-đun

Các thiết bị đầu cuối mới bao gồm EL3072, EL3074, EL3078 cho đầu vào analog và EL4072, EL4074, EL4078 cho đầu ra, cùng với mô-đun I/O kết hợp EL4374. Số lượng kênh dao động từ hai đến tám kênh trên mỗi thiết bị đầu cuối, cho phép thiết kế hệ thống linh hoạt trên cả các bảng điện nhỏ gọn và quy mô lớn.

Mỗi kênh hỗ trợ các chế độ điện áp và dòng điện như 10 V và 4–20 mA. Kỹ sư có thể cấu hình từng kênh riêng lẻ thông qua phần mềm TwinCAT bằng giao diện CoE, giúp tăng tốc quá trình cài đặt trong giai đoạn chạy thử.

Các mô-đun cũng hỗ trợ tuân thủ NAMUR NE43 và các dải đo mở rộng lên đến ±107%, cải thiện khả năng phát hiện lỗi và khoảng dự phòng chẩn đoán trong môi trường công nghiệp nhiều nhiễu.

Đối với các dự án mở rộng hệ thống điều khiển, những mô-đun này tích hợp tự nhiên vào các kiến trúc hiện có như hệ thống Beckhoff Automation, duy trì tính nhất quán trên các hạ tầng dựa trên EtherCAT.

Các thiết bị đầu cuối EtherCAT được Beckhoff cập nhật nâng độ phân giải lên 16 bit và hỗ trợ mật độ kênh cao hơn trong kiểu dáng nhỏ gọn.

EL4374 đưa I/O lai vào một thiết bị đầu cuối duy nhất

EL4374 nổi bật là thiết bị đầu cuối analog đầu tiên của Beckhoff trong phân khúc này tích hợp cả đầu vào và đầu ra. Thiết bị kết hợp hai đầu vào analog và hai đầu ra analog trong một đơn vị, giúp giảm diện tích phần cứng trong các bảng điện bị giới hạn không gian.

Thiết kế này đơn giản hóa phương án đi dây trong các ứng dụng chỉ yêu cầu số điểm I/O hạn chế. Thiết bị cũng làm giảm lượng linh kiện dự phòng cần lưu kho và rút ngắn thời gian chạy thử trong các hệ thống điều khiển cấp máy.

Bằng cách hợp nhất các chức năng, EL4374 giảm sự phụ thuộc vào các mô-đun riêng biệt, cải thiện mật độ mà không làm tăng độ phức tạp của hệ thống.

EL4374 kết hợp các chức năng đầu vào và đầu ra analog trong một thiết bị đầu cuối EtherCAT duy nhất với các kênh có thể cấu hình.

Mở rộng đầu vào và đầu ra analog mà không cần thiết kế lại phần cứng

Dòng EL3xxx giới thiệu các thiết bị đầu cuối đầu vào analog có khả năng mở rộng, bao gồm EL3072, EL3074 và EL3078. Tất cả đều sử dụng cùng một kích thước lắp đặt nhưng khác nhau về số lượng kênh, hỗ trợ các cấu hình máy linh hoạt.

Các mô-đun này hoạt động ở cả chế độ đo điện áp và dòng điện, cho phép tương thích với nhiều loại cảm biến công nghiệp. Khả năng cách ly giữa các kênh giúp giảm nhiễu từ hệ thống dây liền kề trong các lắp đặt có mật độ cao.

Ở phía đầu ra, EL4072, EL4074 và EL4078 cung cấp tối đa tám kênh đầu ra analog, hỗ trợ tải lên đến 750 ohm ở mức 20 mA. Điều này khiến chúng phù hợp cho việc điều khiển cơ cấu chấp hành và các vòng điều biến quy trình.

Các nhà thiết kế hệ thống làm việc với kiến trúc I/O phân tán thường kết hợp những mô-đun này với các nền tảng trong hệ thống PLC và PAC để duy trì khả năng mở rộng trên toàn mạng lưới nhà máy.

I/O chính xác sẽ phát triển theo hướng nào trong tự động hóa hiện đại

Việc Beckhoff chuyển sang độ phân giải analog 16 bit phản ánh xu hướng rộng hơn trong ngành hướng đến độ trung thực dữ liệu cao hơn ở cấp trường. Khi các hệ thống điều khiển biên trở nên tự chủ hơn, chất lượng tín hiệu analog ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định điều khiển và độ chính xác của phân tích dự đoán.

Các thiết bị đầu cuối nhỏ gọn, mật độ cao cũng hỗ trợ xu hướng liên tục thu nhỏ kích thước tủ điện trong thiết kế máy. Điều này phù hợp với nhu cầu của các OEM về kiến trúc dạng mô-đun có thể mở rộng mà không phát sinh chi phí thiết kế lại.

Việc tích hợp với EtherCAT tiếp tục củng cố truyền thông xác định thời gian như nền tảng cho mở rộng I/O đồng bộ trong các môi trường tự động hóa thời gian thực.

Góc nhìn kỹ thuật về bản nâng cấp

Giá trị thực sự của đợt ra mắt này nằm ở việc đơn giản hóa hệ thống hơn là các thông số thuần túy. Bằng cách kết hợp độ phân giải cao hơn, các kênh có thể cấu hình và kiểu dáng nhỏ gọn, Beckhoff giảm trở ngại kỹ thuật trong các giai đoạn thiết kế, chạy thử và bảo trì.

Trên thực tế, kiểu nâng cấp này có ý nghĩa lớn nhất trong các môi trường tín hiệu hỗn hợp, nơi độ chính xác analog ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định quy trình và tuổi thọ thiết bị.

Mặc dù những cải tiến này có vẻ chỉ là các bước tiến nhỏ, chúng vẫn góp phần củng cố đáng kể vị thế của EtherCAT như một nền tảng điều khiển phân tán hiệu suất cao.

Tác giả: Daniel Mercer, Phóng viên Hệ thống Công nghiệp 18 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, với nền tảng chuyên môn bao quát Beckhoff Automation, hệ thống truyền động Siemens, Emerson DeltaV và các dự án tích hợp I/O ABB S800 trong môi trường sản xuất quy trình và sản xuất rời rạc.