使用創新的智慧連結模組在工業自動化中達到現場層級的資料透明度

工業自動化設計人員有一項強大的創新工具可採用，那就是智慧連結模組 (ILM)，可將標準斷路器與接觸器連接，組成智慧的數位負載饋入器，以便啟動馬達及其他配電應用。適用於新安裝或改裝。

ILM 可將傳統的配電盤轉變成智慧裝置，不只能切換、保護與控制，更可對電壓、電流、相位不對稱、過載事件等進行即時的監測。整合的診斷功能可加速錯誤修正並支援預防性維護，因此能增進可靠性與運作時間。

ILM 系統高度靈活，可搭配多種斷路器與接觸器使用。此外，採用 ILM 的預組裝智慧負載饋入器 (ILF) 可支援最高 20 HP 及 460 V。第二個分散式 I/O 模組可支援網路範圍的數位化、資料透明化與效能最佳化。

Siemens 提供 50,000 種模組組合，能讓設計人員打造涵蓋從現場到雲端的全面性數位化解決方案。產品線包括最近推出的 ILM 以及可擴充且靈活的分散式 I/O 系統模組。

Siemens 的 SIRIUS 模組化系統提供多樣化、調協且經過測試與認可的裝置組合系列，可確保全球部署的相容性與可靠性。元件可用於幾乎所有工業控制應用，從簡單的切換到複雜的馬達保護和監測 (圖 1)。

圖 1：Siemens 的 SIRIUS 模組化系統是一套全面、靈活且節省空間的工業控制元件組合，適合多樣化應用。(圖片來源：Siemens)

深入至現場層級的透明度日益重要，但並非所有裝置都會連接到自動化網路。這表示重要資料有可能會遺失。Siemens 創新的 SIRIUS 3RC7 ILM 可帶來改變。

SIRIUS 模組化系統整體涵蓋多種標準尺寸 (S00 至 S12)，並包含可處理高達 250 kW 的裝置，而創新的 3RC7 ILM 在設計上可用於最高約 15 kW 的中小型應用，且適用於 S00 及 S0 框架尺寸。這正是在現場裝置層級擷取效能資料時最常遭到忽略的應用類型。

ILM 適用於多種應用，包括輸送帶系統、混合與壓碎作業、通風與泵浦設備、配電變壓器、氣體放電燈，以及類似裝置。

Siemens 提供具有高階設計的 ILM，其中包含混合式切換技術，並結合用於控制馬達啟動與停止的功率半導體，以及用於持續運作和節能的繼電器。如此一來，便可增加耐用性、提升能效並減少維護。

高階功能的 ILM 除了標準版本的功能，包括測量連接負載的相位電壓、功率及功率因數，更提供增強的能源監測功能。

提供支援單方向馬達啟動 (直驅款式) 及雙方向馬達啟動 (逆轉款式) 的 ILM。3RC71401EE10 型號是一款高階功能的直驅模組，額定電流介於 0.4 A 至 4 A，最高可達 690 V_AC，框架尺寸為 S00。

逆轉模組利用整合式邏輯來管理兩個接觸器，以處理兩者的順序與聯鎖，在必要時變更馬達方向，進而簡化可編程邏輯控制器 (PLC) 的編程作業。3RC71414EE11 型號是一款具有混合式切換功能的逆轉啟動器，額定電流介於 3.5 A 至 32 A，最高可達 690 V_AC，框架尺寸為 S0 (圖 2)。

圖 2：具有混合式切換功能的S0 尺寸 ILM 逆轉啟動器。(圖片來源：Siemens)

直插式連接

搭配 ILM 與其他裝置使用的直插式連接器可提供更快速、更可靠且抗振動的接線。也可縮短安裝時間並提升系統可用性。在此列出眾多關鍵優點中的三項：

• 安裝速度加快，因為導線，特別是帶有套圈的導線，可以直接插入，無需工具，與螺絲端子相比，接線時間可縮短高達 50%。
• 正面進線接線可在控制櫃及更多緊湊方案中提高接線密度。
• 彈簧加載機構可提供一致的壓力，因此不會有螺絲連接可能會產生的未鎖緊或鎖太緊的問題。彈簧加載機構亦可提供一貫強大且穩固的連接，並可抵抗振動。如此一來就不用像螺絲端子般需要定期檢查和重新鎖緊，因此能確保持續、可靠的運作 (圖 3)。

圖 3：Siemens 的 ILM 採用彈簧式連接器技術，不僅穩固、高度抗振，並可支援快速安裝。(圖片來源：Siemens)

在改裝應用中，確認既有元件採用彈簧型連接器技術相當重要，以便確保與 3RC7 ILM 達到相容。

除了採用 SIRIUS 3RC7 ILM 來建立數位化解決方案外，這些 ILM 也能以完整預組裝單元的零件型式供貨。這些全接線且機械連接的組件稱為智慧負載饋入器 (ILF)。

智慧負載饋入器

一個 ILF 包含一個 3RC7 ILM 以及所需的接觸器和馬達保護斷路器。ILF 可直接啟動或用於逆轉應用。

舉例而言，3RA84121EE10 智慧型高階功能負載饋入器直接啟動器的額定電流為 0.4 A 至 4 A，電壓最高可達 690 V_AC。框架尺寸為 S00，組成項目包括 3RC7140-1EE10 ILM、一個 3RV2311-1EC20 斷路器，以及一個 3RT2017-2BB42 接觸器 (圖 4)。

圖 4：尺寸 S00 (左) 和 S0 (中) 的爆炸圖，以及尺寸 00 的 3RA8412-1EE10 型號組成完整的 3RA8 智慧負載饋入器組件 (右)。(圖片來源：Siemens)

ILF 可應用在過去會組合運用馬達啟動器保護器、接觸器及過載繼電器的場合。能以快速且簡化的方式達到現代化且數位化的操作。3RC7 ILM 和 3RA8 ILF 皆可透過 SIMATIC ET 200 I/O 系統快速整合到控制櫃中。

網路整合

ET 200 I/O 系統，例如 ET 200SP、ET 200MP 及 ET 200pro，皆是 SIMATIC ET 200 平台內的特定產品系列。每個產品系列皆依據不同的需求量身打造，如控制櫃 (ET 200SP/MP) 或現場安裝 (ET 200AL/pro)，因其效能、密度及環境耐用性要求各有差異。

舉例而言，ET 200SP 就採用緊湊的設計和直插式連接器技術，因此非常適合與 ILM 和 ILF 搭配使用。特點包括強化的診斷能力，可加速故障排除，並具有模組熱抽換能力，可達到高可用性。也具有高度擴充性。能以菊鏈方式串聯最多 16 個 ILM。

3RC7 ILM 針對現代化連網控制面板而設計，並可支援透過乙太網路進行多協定通訊。支援的通訊協定包括 PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCP 以及 OPC UA。

支架安裝的 ET 200SP 可當作閘道器從 ILM 收集資料。資料會透過 ET 200SP 介面模組傳送到 PLC；此模組可當作現場裝置之間的橋接器，如 ILM、控制和操作 (OT) 網路，以及資訊 (IT) 網路。這可支援更細緻的即時洞察，可深入瞭解現場層級裝置的效能 (圖 5)。

圖 5：SIMATIC ET 200SP I/O 平台 (底部中間) 可將 SIRIUS ILM 或 ILF (底部右側) 連接至 OT 及 IT 網路。(圖片來源：Siemens)

快速安裝

一旦決定讓現場裝置達到資料透明度，SIMATIC ILM 與 ILF 就可搭配 ET 200 I/O 平台，就可支援快速且靈活的安裝與試運轉。如此一來，企業就可迅速享受資料可用性提升的好處。

用於連接 ILM 與 ILF 的纜線提供三種長度：0.75 m、1.5 m 及 2 m，可支援控制櫃的靈活性。安裝靈活性可進一步透過 0.5 m、2 m、5 m 及 10 m 的纜線達到支援，以便將 ILM 和 ILF 接至 ET 200 控制器。

Siemens 的全方位整合自動化 (TIA) 入口網站是該公司針對自動化、視覺化及驅動技術所建立的專案規劃與編程環境。網路設計人員、機械建構商和安裝人員皆可輕鬆快速地針對 SIRIUS 3RC7 ILM 和 3RA8 ILF 進行參數化、整合和試運轉。

靈活的試運轉

TIA Portal 不僅適用於新安裝 (綠地專案)，也適用於既有系統的改造或現代化專案 (棕地專案)。對新系統而言，TIA 入口網站能針對從數位規劃到運作的整個自動化過程，提供整合式工程框架。

可將多種軟體工具整合到單一流暢的平台，有助於減少工程時間與成本。模擬和虛擬試運轉工具可利用數位雙生來加快現場試運轉。

TIA 入口網站亦可加速專案的改造與現代化，包括可支援舊有系統遷移與整合的工具與服務。過去缺乏連接能力的機械，可利用 TIA 入口網站的元件進行改造，以便整合到現代化 IT/OT 網路中。

具有向下相容性可增強靈活性，並可用於解鎖對 TIA Portal 先前所有版本的存取，就能讓設計人員在尚無法進行完整遷移前，於原生環境中使用舊有專案。

結論

Siemens 的 ILM 和預組裝 ILF 能讓工業網路設計人員享受創新工具，以銜接馬達和配電盤等現場層級的裝置，以及更高的 OT/IT 網路層級。能針對綠地與棕地專案提供高度可靠且靈活的解決方案。這些解決方案可提供即時資料，以支援系統透明度、診斷、預防性維護，並在 TIA 入口網站中達到整體系統透明度。

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