Témata
Reklama

Pohonné systémy s integrovaným PLC

Pohon je, vedle PC, nejdůležitějším automatizačním prvkem budoucnosti. Především u malých strojů a strojových modulů může pohon převzít i úlohy řízení. Použitím programování pohonů pomocí PLC-programovacích jazyků podle IEC 1131 je výrobcům strojů umožněno řešit úlohy pohonů a řízení důvěrně známými prostředky.

Podle těchto požadavků byl vyvinut pohonný systém 9300 Servo PLC, který se vyznačuje vysokou dynamikou řízení motorů a který má do jednoho systému integrován PLC, programovatelný podle standardu IEC 1131-3.
Vyvinutím pohonného systému s integrovaným PLC 9300 firmou Lenze byl vytvořen nový "milník" v technice pohonů, neboť doposud byly stroje sestavovány převážně z opětovně použitelných strojových modulů, které prováděly celkový proces svými uzavřenými dílčími funkcemi. Pro takový decentralizovaný koncept stavby strojů jsou potřebné inteligentní automatizační systémy, které vyřeší úlohy řízení na místě vzniku, tj. v samotných strojových modulech. Na místech, kde byly doposud pro řízení nasazovány menší PLC, vykonává dnes tuto práci sám regulátor pohonu.
Pro uživatele přinášejí inteligentní pohonné systémy řadu výhod. Je to především sjednocení strukturovaného programování řídicí a pohonné techniky v systému podle IEC 1131-3. Uživatel získá nástroj vývoje pro software PLC a nastavování parametrů pohonů, přístup ke všem technickým veličinám pohonů při provozu bez sběrnicového systému (BUS) využitím PLC. Další výhodou je úspora vlastních komponentů PLC a v neposlední řadě podpora ze strany jediného dodavatele systému pro řízení i pohony.
Reklama
Reklama

Hranice decentralizace

Mnohostrannými požadavky a nároky uživatelů jsou vytyčeny hranice decentralizace. Ty závisejí jednak na obsluze programu, jež je pro každého výrobce specifická, jednak na nevyhovující flexibilitě takových systémů. Požadované zvyšování flexibility "normované" obsluhy nemohou již dnešní inteligentní regulátory pohonů splnit, protože jejich celková funkčnost je pevně zakotvena v systému a není možné její další rozšiřování.
U většiny inteligentních decentralizovaných systémů je k dispozici omezený počet přípojných míst pro funkční jednotky. Uživatel využívá sice zřídka všech funkčních jednotek současně, ale velmi často nejsou určité funkce v potřebném počtu k dispozici. Když uživatel např. potřebuje v zapojení o jednu logickou funkci AND více, než systém umožňuje, je dosaženo právě hranice využitelnosti systému. Přístup ve formě volného programování není přitom uživateli většinou umožněn. Také způsob nastavování parametrů nebo konfigurace inteligentních ovladačových systémů je ve většině případů strukturován vlastním způsobem, i když se opírá o normu.

PLC a řízení motoru v jednom zařízení

Oba systémy, tj. PLC a regulátor pohonu, mohou být pojímány jednak odděleně, jednak mohou být obě jednotky vzájemně spojeny takovým způsobem, že fungují jako komplexní systém. Logické oddělení obou systémů pro uživatele znamená, že může být použito rozdělení úkolů stejně jako u stávajících koncepcí řízení, u nichž jsou PLC a regulátor pohonu prostorově odděleny. Integrace obou komponentů dovoluje na druhé straně programátorovi průběžný přístup k celkovému pohonnému systému pomocí programu PLC, takže se plně využije známých předností PLC a regulátorů pohonů v jednom systému.
Přes rozhraní jsou vzájemně vyměňována data mezi programem PLC a řízením pohonu, a tak jsou např. přímo zjišťovány jmenovité a skutečné hodnoty pro regulační obvod motoru. Je-li např. v programu PLC potřebné porovnání proudu motoru s prahovou hodnotou, může být signál proudu načten přes interní rozhraní a dále zpracován. V porovnání s dosavadními koncepcemi (s prostorovým oddělením PLC a regulátoru pohonu a s komunikací přes sběrnici) odpadají při použití 9300 Servo PLC valnou měrou náklady na jejich propojení. Výměna dat mezi oběma systémy je podstatně rychlejší a jednodušší.

Přehled struktury

Celkovou funkci systému pohonu 9300 Servo PLC je možné rozdělit do tří hlavních částí.
Provozní systém regulátoru pohonu
Sem náleží všechny softwarové moduly, které umožňují funkci regulátoru pohonu jako takového - funkce pro nastavování parametrů prostřednictvím kódovaných míst, budiče pro komunikaci pomocí sběrnice, jako je InterBus-S, Profibus-DP, systémová sběrnice (CAN), jakož i software pro regulaci motoru. Obsahuje také provozní systém pro část PLC.
Technologické funkce
To jsou PLC programy, které vznikají propojením "funkčních bloků" Lenze - funkčních jednotek, které byly vyvinuty speciálně pro účely techniky pohonů. Tím je možné vytvořit jednoduchým způsobem funkce pohonu, jako je úhlově synchronní běh motorů, řízení pozice apod.
PLC podle IEC 1131-3
Integrovaný PLC podle IEC 1131-3 je plně volně programovatelný a slouží k řízení pohonného systému a k decentralizovanému řízení periferie stroje. Zde uživatel nachází všechny funkce známé z PLC, jako jsou čítače, časovače, matematické funkce a stejně tak i všechny složky normovaného jazyka IEC 1131-3. S integrovaným PLC je systém jako celek velmi flexibilní a snadné je i jeho programování. Regulátor pohonu 9300 Servo PLC nemá k dispozici pouze funkce podobné PLC, ale je integrován "opravdový" PLC. To ovšem znamená, že druh a způsob programování, jakož i samotné programovací jazyky jsou definovány normou IEC 1131-3. Uživatel se tak nemusí učit žádné jazyky, používané speciálně různými výrobci.

Rozšiřující komponenty

div>Rozšíření I/O přes systémovou sběrnici
Má-li být stroj řízen PLC, je důležitou a rozhodující veličinou počet zpracovávaných signálů vstupu/výstupu (I/O). U dosavadních malých PLC je zpracováváno 8 až 256 digitálních, částečně také analogových signálů vstupu/výstupu (I/O).
V systému 9300 Servo PLC je integrováno pět digitálních a dva analogové I/O s decentralizovanými I/O rozšiřujícími moduly, jež umožňují rozšíření až na 64 digitálních vstupů a 64 digitálních výstupů na jeden regulátor pohonu. Tyto rozšiřující jednotky jsou určeny k montáži na lišty s kloboučky a komunikují přes systémovou sběrnici (CANopen) s regulátorem pohonu. Pro zvláštní rozšíření systému jsou k dispozici také ruční ovládací jednotky, obslužné jednotky (MMI) a spínače BCD.
Připojení sběrnice k nadřízené rovině
Komunikace s nadřazenými systémy nadřízené roviny (pracovní stanice PC, řídicí počítač, vysoce výkonný PLC) se děje paralelně se systémovou sběrnicí (CANopen). Zde je možné připojení na Profibus-DP, InterBus-S, CANopen, DeviceNet nebo RS232/485/LWL. Při uvádění do provozu nebo pro "diagnózu z místa" je možné použít zásuvnou zobrazovací a obslužnou jednotku LCD.
Přenos programu a diagnóza on-line přes CAN
Přenos PLC-uživatelského programu z PC k regulátoru pohonu se děje přes systémovou sběrnici (CANopen). Tímto komunikačním kanálem se děje i dálkové nastavování parametrů pohonného systému, provádí se diagnostika a optimalizace "z místa". K tomuto účelu je PC vybaven zásuvným modulem pro systémovou sběrnici, který se zasouvá do zásuvky pro tiskárnu. Tím se počítač "stává schopným komunikace CAN" a může komunikovat s každým CAN-účastníkem připojeným na sběrnici. Pokud je PC vybaven rozhraním TCP/IP, je možná komfortní dálková diagnóza regulátoru pohonu v modulu stroje.

Programování podle IEC 1131-3

Velmi rozšířený problém a tím také důležitý požadavek při výrobě strojů se dotýká strukturování a vytváření softwaru pro řízení. Protože je řídicí software výraznou částí výrobního know-how, skrývá se právě v tvorbě softwaru významný potenciál pro vytváření hodnot. Proto je nutné software vytvářet jednotným způsobem pomocí jednoduchých a přitom velmi účinných nástrojů. Tvorba a obsluha programů, jakož i jejich dokumentace, ať již pro řízení, tak také pro decentralizované ovladače a regulátory pohonu, by měly být provedeny stejným způsobem a měly by být jednotné. Programátor se musí při programování regulátoru pohonu nebo PLC snadno orientovat ve známém prostředí. Vezmeme-li v úvahu dosavadní koncepce řízení s centrálním PLC a rozdělenými ovladači nebo regulátory pohonů, musí uživatel nutně ovládat značný počet drobných vývojových nástrojů.
Požadavky na vývoj softwaru pro řídicí systémy orientované do budoucna vedou k mezinárodní normě IEC 1131-3. Tato norma (která se t. č. prosazuje jako standard v automatizační technice) definuje následující prvky tvorby softwaru:
* strukturování softwaru pomocí rozličných druhů úkolů, programově-organizačních jednotek (POE), funkčních stavebních celků (FB) a funkcí (FUN);
* použití a tvorba dat pomocí různých typů dat a pomocí lokálních a globálních proměnných, přezkušování typů, úschovy dat;
* jazyky pro tvorbu programů jako "Seznam příkazů" (AWL - syntaxe podobná assembleru), "Kontaktní plán" (KOP - jako schéma), "Jazyk funkčních bloků" (FBS s bloky regulační techniky), "Strukturovaný text" (ST - spisovný jazyk PASCAL) nebo "Sekvenční blokové schéma" (AS - programové řetězce);
* knihovny pro opětovné použití softwarových modulů. Sem náleží:
- standardní knihovna: standardní části IEC 1131-3 (čítače, časovače, logické obvody), matematické funkce, operátory pro změnu typů;
- knihovna výrobce: specifické funkční celky výrobce, určené speciálně pro pohonnou techniku. Přídavně jsou nabízeny technologické funkce z katalogu předloh, jako je úhlově synchronní pohyb apod.;
- knihovna uživatele: zde si může uživatel uchovávat vlastní softwarové moduly (ochrana know-how). Samostatně vytvořený software je do knihovny zařazen jako funkční modul.
Těžištěm normy IEC 1131-3 je definice struktury softwaru - obzvláště ukládání dat a rozložení do modulů. Pod pojmem rozklad na moduly se rozumí přiřazení a rozdělení celkového řídicího softwaru do jednotlivých samostatně uzavřených částí. Předností tohoto uspořádání je logické funkční rozdělení a tím vznikající možnost opětovného využití softwaru. Rozklad na moduly přispívá významně k provozní bezpečnosti řídicího softwaru a tím i k provozní bezpečnosti strojového modulu.

Jednoduché programování

Uživateli jsou nabízeny kompletně připravené technologické funkce ve formě programů v "Rozšiřujícím jazyku funkčních bloků" (CFC). Tento další vývoj Jazyka funkčních bloků (FBS) systému IEC 1131-3 dovoluje volné grafické programování a tvorbu bezpočtu funkčních plánů bez použití sítě FBS. Technologické funkce nabízejí kompletní řešení nejrůznějších případů od jednoduchých regulací otáček až po komplexní řízení průběhů. Uživatel si může tyto programy vybrat z katalogu předloh, převést je do regulátoru pohonu a tak vyřešit standardní úlohy pohonné techniky bez velkých nároků na programování. Standardní programy mohou být uživatelem rozšiřovány a přizpůsobovány specifickým požadavkům. Právě vznikající řešení mohou být přebírána importní funkcí SETP5/STEP7.
Pomocí směsi všech pěti jazyků v jediném projektu může kromě toho programátor vybrat pro každou úlohu nejvhodnější jazyk. Vývojové prostředí obsahuje nespočet přímých (on-line) funkcí pro monitorování a odlaďování. Vizualizace a simulace off-line usnadňují předběžné testování a obsluhu.

Použití u šnekového dávkovače

Praktický příklad využití systému 9300 Servo PLC představuje šnekový dávkovač jako soběstačný strojový modul plnicího zařízení. Regulátor pohonu 9300 Servo PLC pracuje ve spojení se standardním servopohonem 9300. Obě zařízení jsou vzájemně propojena systémovou sběrnicí (CANopen), na niž je přídavně připojeno obslužné zařízení.
Standardní servopohon pohání transportní pás, který se musí při naplnění zásobníku posunout sem a tam právě o polovinu šířky zásobníku, aby se tuhý materiál, kterým se zásobník plní, mohl v zásobníku rozprostřít po vrstvách. Všechny signály od periferií stroje (senzory stavu naplnění zásobníku, senzor viskozity, váhy, řízení plnicího ventilu) jsou načteny a posléze řízeny regulátorem pohonu 9300 Servo PLC. Odtud se též odvozuje, v závislosti na viskozitě materiálu, velikost rychlosti posuvu transportního pásu.
Pomocí obslužného zařízení je možné nastavit strojový modul do různých režimů (čištění, různé velikosti zásobníků). V PLC-softwaru 9300 Servo PLC jsou jednotlivé pracovní kroky stroje realizovány pomocí různých úloh.
Reklama
Vydání #3
Kód článku: 10328
Datum: 05. 03. 2001
Rubrika: Trendy / Automatizace
Autor:
Firmy
Související články
Řešení pro logistiku letecké nákladní dopravy

Když byl na jaře roku 2018 uveden do provozu nový nákladní terminál na letišti Helsinki-Vantaa, posílila největší finská letecká společnost - jedna z předních, které zajišťují leteckou dopravu mezi Evropou a Asií - své vedoucí postavení leteckého přepravce v severském regionu. Zásadním rozhodnutím pro budoucí rozvoj bylo rozšíření flotily o 19 nových Airbusů A350, z nichž 11 již bylo dodáno. Investice do pozemní infrastruktury i do letadel vytvářejí základnu pro posílení objemu přepravy pasažérů a nákladu v rámci evropských a mezikontinentálních destinací. Řešení pro kompletní tok materiálu pochází od společnosti Lödige Systems z Warburgu a pohonná technika od firmy Lenze.

Když jde o prostor…

Současné trendy směřují k mnohem větší míře využití elektroniky než doposud. To je hlavní, nikoliv však jediný důvod, proč se množí automatizace výroby menších zařízení, jakými jsou například mobilní telefony, tablety i ostatní elektronika. Ale nejde jen o ni, ale i o laboratoře, farmacii apod.

Novinky na veletrhu Amper 2013

Společnost Siemens se zúčastní 21. ročníku mezinárodního veletrhu elektrotechniky a elektroniky Amper, který se uskuteční od 19. do 22. března letošního roku na veletržním výstavišti v Brně.

Související články
Downsizing v elektrických pohonech? Proč ne!

V oblasti automobilů je tento pojem jistě jedním z nejvíce diskutovaných. Proč se vlastně pohony zmenšují? Jednoznačně kvůli úspoře nákladů. Je možné podobný jev vypozorovat v elektrických pohonech pro automatizaci? Odpověď zní: ano! I když se to na první pohled nezdá, je tomu tak.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Šetřete svoje síly!

Jednou ze zásadních myšlenek vedoucích k pokroku a zvyšování produktivity je dělba práce. Specializace na různé technologie umožňuje posouvat jejich hranice.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Velmi rychlá dvojčata

SolidCAM a InventorCAM jsou jeden a tentýž CAM program integrovaný v různých CADech (SolidWorks a Autodesk Inventor), proto má smysl mluvit o obou najednou. Neliší se funkčně totiž opravdu vůbec, pouze je uživatel ovládá ve svém oblíbeném CADu.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Inteligentní řešení pro hospodárné obrábění miniaturních dílů

Až do současnosti byla přesná mikroobráběcí centra stavěna především výzkumnými ústavy a některými výrobci obráběcích strojů – s jen malými ohledy na výrobní náklady. Aby byla uspokojena rostoucí poptávka po stroji, který je schopen vyrábět velmi jemné geometrie dílů s vynikající přesností a s přijatelnými úrovněmi nákladů, představila společnost Makino své přesné obráběcí centrum iQ300.

Nové komponenty pro stavbu strojů

Tým fluidní techniky divize Lin-Tech společnosti Hennlich i v letošním roce představí na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně řadu novinek.

Komplexní řešení pro vysledovatelnost: Plně automatizované značení za rozumnou cenu od Brady

Přesvědčte se, jak praktická může být integrace automatizované identifikace PCB. Podívejte se na přehlednou infografiku od společnosti Brady!

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit