RS485 | AP Automatyka

Redukcja kosztów instalacji systemów automatyki i systemów monitoringu bez utraty jakości oraz funkcjonalności

Bardzo często w systemach automatyki, tak jak w innych dziedzinach życia, kładzie się duży nacisk na finansowy aspekt danego projektu. Sytuacja jest idealna, jeśli obniżając koszty nie tracimy na jakości i funkcjonalności rozwiązania. W przypadku instalacji systemu automatyki realne oszczędności niesie ze sobą zmiana podejścia do kwestii prowadzenia instalacji kablowej i sposobu komunikacji urządzeń w systemie. Rozwiązanie takie jest szczególne opłacalne w przypadku, gdy układ automatyki składa się z większej liczby urządzeń peryferyjnych, w tym urządzeń pomiarowych (czujników)..

Rozwiązanie I – standardowe, oparte o przetworniki z wyjściem analogowym

Bardzo często w systemach automatyki spotyka się rozwiązanie, w którym sygnały z poszczególnych przetworników np.: przetworników wilgotności, temperatury, ciśnienia lub czujników innych wielkości, doprowadzane są do jednostki sterującej za pomocą sygnałów napięciowych (0…10V) czy prądowych (4…20mA). W takiej sytuacji przetworniki i czujniki muszą posiadać wyjście analogowe proporcjonalne do zmierzonej wielkości. Opisane rozwiązanie, mimo swojej prostoty od strony programistycznej, posiada przynajmniej trzy wady. Po pierwsze – zwiększa się wymiar i cena jednostki sterującej, co jest wynikiem konieczności dodania rozszerzających modułów wejść analogowych. Drugą, równie istotną kwestią jest łączna długość wszystkich przewodów niezbędnych do wykonania takiej instalacji elektrycznej i związany z tym czas pracy instalatora. A trzeci problem to zagadnienie związane z przekłamaniami w odczycie pomiarów, które mogą wystąpić na skutek zakłóceń sygnałów analogowych (zwłaszcza przy dłuższych instalacjach kablowych).

Połączenie przetworników z wyjściami analogowymi do jednostki sterującej

Rozwiązanie II – ekonomiczne, oparte o magistralę RS-485

Alternatywnym rozwiązaniem jest instalacja systemu automatyki opartego o komunikację sieciową. Takie podejście do zagadnienia pozwala znacząco zredukować zarówno cenę jednostki sterującej, wielkość szafy sterowniczej, a także liczbę metrów bieżących przewodów niezbędnych do wykonania instalacji. Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest minimalizacja błędów w pomiarach, ponieważ przesył zmierzonych wartości między przetwornikiem a sterownikiem odbywa się po torze cyfrowym, z sumą kontrolną – na to pozwala standard RS-485 (Modbus RTU).

Połączenie przetworników z jednostką sterującą w oparciu o magistralę RS-485

Przykładowa kalkulacja systemu automatyki

Poniższa kalkulacja ma jedynie charakter poglądowy, a ceny w niej zawarte są orientacyjne i mają jedynie obrazować korzyści ekonomiczne. Na potrzeby kalkulacji przyjęto następujące założenia systemu:

1 jednostka centralna
4 przetworniki wilgotności i temperatury, ułożone w równej odległości – 10 metrów od siebie i od jednostki sterującej

Rozwiązanie I (sygnały analogowe)

Sterownik: 800,00 PLN
Moduł analogowy (dla 8 sygnałów – dwa moduły po 4 wejścia): 2*400 = 800,00 PLN
Okablowanie: 10 m (przetwornik 1 <-> PLC), 20 m (2 <-> PLC), 30 m (2 <-> PLC), 40 m (4 <-> PLC) = 100 m * 10 PLN = 1000 PLN (nie obejmuje kosztów instalacji)
Przetworniki z wyjściami analogowymi: 4 * 500 PLN = 2000 PLN
RAZEM: 4600 PLN

Rozwiązanie II (magistrala RS-485)

Sterownik: 800,00 PLN
Moduł komunikacyjny: 100 PLN
Okablowanie: 10 m (przetwornik 1 <-> PLC), 10 m (przetwornik 1 <-> przetwornik 2), 10 m (2 <-> 3), 10 m (3 <-> 4) = 40 m * 10 PLN = 200 PLN (nie obejmuje kosztów instalacji)
Przetworniki z wyjściem RS-485: 4 * 350 PLN = 1400 PLN
RAZEM: 2500 PLN

Jak widać z powyższego zestawiane układ realizujący to samo zadanie automatyki może być zdecydowanie tańszy przy wykorzystaniu rozwiązania II i magistrali RS-485.

Zalety instalacji opartej o interfejs sieciowy RS-485

Bazując na omówionym przykładzie prostego układu automatyki, bardzo często stosowanego w przemyśle, możemy z całą pewnością stwierdzić, że instalacja oparta o interfejs RS-485 jest na wielu płaszczyznach korzystniejsza niż instalacja standardowa systemu automatyki, oparta o sygnały analogowe. Podsumowanie wspomnianych korzyści w kilku punktach…

Przetworniki z interfejsem RS-485 są zazwyczaj tańsze w porównaniu do swoich odpowiedników z sygnałami analogowymi (jeśli nie tańsze to na pewno dokładniejsze, co wynika z cyfrowego toru komunikacyjnego między przetwornikiem a sterownikiem).
W sterowniku potrzebujemy jedynie port RS-485 zamiast kilku, kilkunastu wejść analogowych (sterownik jest mniejszy, bardziej kompaktowy = mniejsza jest szafa sterownicza = w układzie jest mniej elementów, które mogą ulec uszkodzeniu).
Połączenie jest zdecydowanie prostsze i bardziej ekonomiczne (instalacja prostsza i tańsza = mniej ułożonych metrów przewodów = szybsza realizacja projektu).