Aktuální vydání

celé číslo

12

2018

Automatizační technika v energetice a teplárenství

celé číslo

Bezdrátové řízení ventilových bloků a přenos I/O signálů – nová dimenze řízení

Vývoj ventilových bloků a jejich řízení postupují o další velmi významný krok dopředu. Společnost SMC uvádí na trh unikátní řešení: komunikační jednotky, které jsou určeny pro bezdrátové ovládání ventilů a přenos digitálních, analogových a diagnostických signálů. Tato nová technologie umožní změnit pohled na celou topologii řídicích systémů. Konstruktérům, výrobcům strojů a jejich uživatelům uvolňuje ruce a umožňuje tvorbu samostatných, vysoce flexibilních pracovních jednotek, které nejsou limitovány pravidly pro instalaci komunikačních linek a vedení. 

Vývoj nové komunikační jednotky řady EX600-W byl iniciován poptávkou zákazníků společnosti SMC, kteří hledali skutečně funkčně jednoduché, robustní a vysoce flexibilní řešení pro svoje stroje a výrobní linky. Přitom použití jednotky s bezdrátovou komunikací nesmělo být limitováno rušivými vlivy průmyslového prostředí, do kterého bude určena. Výsledkem vývoje jsou naprosto unikátní komunikační jednotky řady EX600-W, které nabízejí všechny poptávané funkce a dokážou spolehlivě pracovat např. i v prostředí svařoven nebo v prostředí s velkým provozem bezdrátové komunikace. 

Obr. 1. Řídicí bezdrátová jednotka EX600-W (master) s rozhraním Profinet nebo EtherNet/IP bez přídavných modulů

Popis a princip komunikace

Jednotky řady EX600-W pracují na principu master–slave. Veškerou bezdrátovou komunikaci řídí jednotka EX600-W typu master. Uvedená jednotka se klasickým způsobem (metalicky) připojuje prostřednictvím komunikačních systémů Profinet nebo EtherNet/IP k nadřazenému řídicímu systému PLC. V těchto nadřazených komunikačních sítích se celý bezdrátový systém prezentuje jako jedno zařízení typu slave. Jedna řídicí komunikační jednotka EX600-W typu master (obr. 1) může současně bezdrátově komunikovat s až patnácti aktivními komunikačními jednotkami typu slave a celkem může být k jedné jednotce master nakonfigurováno až 127 jednotek slave pro verzi EtherNet/IP nebo 31 jednotek slave pro verzi Profinet. Na obr. 2 je vidět, že jednotky typu slave nemají žádné konektory pro připojení komunikační sběrnice. Jsou vybaveny pouze konektory pro připojení napájení 24 V DC.

Obr. 2. Ventilový blok s periferní bezdrátovou jednotkou EX600-W (slave), ventily řady SY a moduly digitálních a analogových vstupů a výstupů

Všechny ostatní parametry jednotek řady EX600-W se shodují s parametry řady klasických jednotek EX600 s metalickou fyzickou vrstvou pro připojení komunikace. To znamená, že ke každé jednotce masterslave lze přímo připojit ventilový blok a dalších devět přídavných modulů s digitálními či analogovými vstupy a výstupy. Je tak možné vytvořit bezdrátovou síť, která je schopná přenášet až 1 280 vstupů a 1 280 výstupů. Navíc v jednom prostoru může komunikovat několik sítí, což nabízí nesčetné možnosti konfigurace výrobních zařízení.

Jednotky EX600-W komunikují ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz (ISM). V tomto frekvenčním pásmu nehrozí rušení vlivem výrobního procesu, ať už jde o svařování, měniče frekvence, či jiné průmyslové zdroje rušení. Navíc pro prostředí s velkým síťovým provozem jsou všechny jednotky vybaveny funkcí střídání komunikačního kanálu v 5ms cyklu. Vlastní komunikace je zajištěna šifrováním, které zabraňuje nežádoucímu přístupu do komunikace a následnému narušení výrobního procesu. 

Flexibilita, jednoduchost, spolehlivost

Jedním z příkladů, kde nový typ komunikace přináší nemalé úspory nejen během instalace, ale i během provozu, je manipulace či přemísťování výrobků. Například výrobní linka s robotickou buňkou vybavenou robotem, který si během výrobního procesu mění svoje efektory. Již není třeba řešit vedení komunikačního kabelu k efektorům. Již není třeba řešit ztrátu komunikace způsobenou opotřebovanými kontakty v konektorech na dokovacích stanicích. Stejně tak se stanou minulostí starosti s cyklickým namáháním komunikačních kabelů a následnými výpadky komunikace. Navíc není třeba se obávat prodloužení výrobního cyklu stroje během výměny nástroje. Komunikační jednotky EX600-W byly zkonstruovány tak, aby komunikace byla vzájemně navázána do maximálně 250 ms od přivedení napájení, což je dokonce dvakrát rychleji v porovnání s některými klasickými jednotkami. Dopravníkové linky jsou dalším příkladem, kde se mohou jednotky EX600-W úspěšně používat (obr. 3). Je-li třeba na jednotlivých paletách sledovat určité provozní údaje, např. o tom, zda je výrobek dobře upnutý nebo paleta plně obsazená, může být paleta osazena bezdrátovou komunikační jednotkou EX600-W společně s modulem digitálních vstupů pro připojení senzorů. Bude-li paleta vybavena baterií k napájení komunikační jednotky a senzorů, vytvoří tak maximálně flexibilní systém pro výrobní procesy přesně ve smyslu Národní iniciativy Průmysl 4.0.

Obr. 3. Příklad konfigurace bezdrátové sítě s jednou řídicí (M) a několika periferními (S) bezdrátovými jednotkami řady EX600-W

Řada EX600-W nabízí také moderní metody konfigurace a diagnostiky pomocí komunikace NFC (Near-Field Comminication) či webového serveru. Počítač s připojenou čtečkou NFC nebo v budoucnu jakékoliv mobilní zařízení s modulem NFC jsou schopné (po nainstalování příslušného programu či aplikace) konfigurovat a diagnostikovat zařízení. Některá data je dokonce možné získat i v případě, že jednotky nejsou připojeny k napájení (např. přidělená IP adresa, počet připojených I/O apod.).

Během vývoje byly komunikační jednotky důkladně testovány v různých provozních podmínkách, což dokládá i úspěšný osmnáct měsíců dlouhý testovací provoz v automobilové svařovně, který byl završen tím, že se jednotky staly standardem pro nové linky u tohoto výrobce. Více informací k této nové technice sdělí specialisté společnosti SMC. Kontaktní informace a další informace k jednotkám EX600-W zájemci najdou na stránkách www.smc.cz

(SMC Industrial Automation CZ s. r. o.)