Automatizační technika B&R

Automatizační technika B&R

Rakouská firma Bernecker&Rainer je známa produkcí výkonných volně programovatelných řídicích systémů, průmyslových PC, ovládacích panelů a v neposlední řadě také digitálních servopohonů. Díky špičkové technické úrovni svých výrobků a kvalitě poskytovaných služeb může nabídnout spolehlivé partnerství při řešení i těch nejnáročnějších aplikací.

Řídicí systémy B&R 2000
Základem koncepce systému B&R 2000 byla a je snaha nabídnout aplikačním technikům komplexní nástroj pro řešení co největšího počtu automatizačních úloh co nejjednoduššími prostředky. Tedy systém jednotný v programování a zároveň mnohostranný v možnostech použití, snadno rozšířitelný a přizpůsobitelný nejrůznějším nárokům a tím zajišťující aplikačním firmám i koncovým zákazníkům jistotu, návratnost a časovou stálost investic. Krátce a výstižně tuto koncepci vystihuje slogan „One tool, many targets“ čili jeden vývojový nástroj a mnoho cílových systémů a řešení.

Vývoj systému B&R 2000 neustává. Tento článek shrnuje základní vlastnosti systému B&R 2000 zvláště s ohledem na jeho nové funkce a vlastnosti.

Modulární koncepce
Do rodiny řídicích systémů B&R 2000 patří řady B&R 2003, B&R 2005 a B&R 2010. Srdcem každého systému je výkonný modul CPU, jehož výkon je posílen o další procesor, díky němuž je vlastní jednotka oproštěna od úloh spojených s obsluhou vstupně/výstupní (I/O) sběrnice a komunikačních portů. Tím je dosahováno krátkých dob reakce systému a jejich malé závislosti na počtu vstupů a výstupů. Procesorové moduly se vyznačují i nebývalou kapacitou uživatelské paměti – od stovek kilobytů u nejjednodušších až po desítky megabytů u nejvýkonnějších modulů. Uživatelská paměť (zálohovaná typu RAM a FlashPROM) může kromě vlastního aplikačního softwaru obsahovat rozsáhlé archivy, receptury, provozní deníky zařízení, převodní tabulky apod.

Moduly I/O jsou nabízeny v širokém výběru pro běžně používané napěťové a proudové průmyslové standardy a dále pro zpracování impulsních vstupů (čítačové vstupy) a připojení termoelektrických článků a teploměrů Pt 100 a KTY10, inkrementálních snímačů, absolutních snímačů, potenciometrů, odporových můstků (tenzometry a snímače tlaku), pro řízení výkonových triaků, proporcionálních ventilů atd.

K velké spolehlivosti a provozní bezpečnosti přispívá několikastupňové zálohování paměti RAM, možnost výměny I/O modulů za chodu systému, možnost redundantního napájení sběrnice, integrované hlídací obvody v systému, automatické vedení chybového žurnálu v systému, cyklická kontrola neporušenosti programového kódu v paměti a mnoho dalších opatření.

Rozšiřování systému, distribuované systémy
Rozšiřovat systém B&R 2000 lze lokálně pomocí tzv. expanzí (segmentací a prodloužením I/O sběrnice) nebo dvěma systémy vzdálených vstupů a výstupů (RIO a CANIO). Díky hardwarové kompatibilitě je možné v expanzích i ve vzdálených I/O jednotlivé řady systémů kombinovat a dosáhnout technicky i cenově optimálního řešení.

U systému RIO lze připojit až 121 vzdálených I/O jednotek do vzdálenosti asi 5 km a dosáhnout reprodukovatelných odezev v řádu jednotek milisekund. Při tomto řešení mohou vzdálené stanice obsahovat i procesorový modul a lokálně obhospodařovat vstupy a výstupy a předem zpracovávat data pro nadřízenou stanici. S příchodem nového I/O obrazu do nadřízené stanice lze synchronizovat další akce. Komunikační protokol je interpretován vlastním procesorem.

Systém CANIO je postaven na bázi sběrnice CAN (maximálně 64 účastníků, přenosová rychlost 500 kBd). Výhodou jsou menší požadavky na hardware a možnost po stejné síti současně provozovat jiný protokol nebo připojit do téže sítě cizí zařízení.

Víceúlohový operační systém
Operační systém B&R 2000 je řešen zcela jinak než u konvenčních PLC. Je víceúlohový s deterministickým časovým chováním. Možnost spolehnout se na konstantní časové chování řídicího systému je velmi cennou vlastností. Víceúlohové zpracování napomáhá strukturovanému nahlížení na problém, umožňuje rozdělit jeho řešení mezi několik techniků, používat typová řešení pro podobné problémy, přispívá k lepšímu využití výpočetního výkonu systému atd. Úlohu je možné umístit do jedné z osmi tříd, pro které lze nastavovat dobu cyklu jejich spouštění od 1 ms výše. O kvalitách a rychlosti zvolené koncepce svědčí i to, že systém 2003 nemá vstupy umožňující vyvolat přerušení a u systémů 2005 a 2010 je to možné jen při použití speciálního hardwaru, tzn. že je to funkce potřebná pouze pro omezený počet aplikací.

Otevřené komunikace
Pod pojmem Automation NET™ se skrývá jeden komunikační systém využívající různá komunikační média. To znamená, že vizualizace, programování a diagnostika jsou řešeny jednou sítí. Například z téhož PC, na němž běží vizualizace, lze bez narušení provozu programovat další procesorový modul v síti. Díky automatickému směrování (routing), podporovanému na úrovni operačního systému, je výstavba heterogenních sítí s využitím různých komunikačních médií naprosto průhledná a jednoduchá. Automation NET™ podporuje tato média: RS-232, RS-422/485 (obě do 115 kBd), CAN (do 500 kBd), Profibus-FMS (do 500 kBd), Ethernet (TCP/IP) a sdílená RAM (pro Logic Scanner v PC). Podobně jako celý systém B&R 2000 pracuje i Automation NET™ se symbolickými názvy proměnných.

Současně jsou důsledně všechna rozhraní systému volně programovatelná, což umožňuje téměř neomezeně připojovat další zařízení. Příkladem je komunikace formou SMS v sítích mobilních telefonů GSM (vhodné pro dálkovou diagnostiku apod.). Dále existují knihovny funkcí pro množství protokolů jiných výrobců. Podporován je např. i Profibus-DP (do 12 MBd) a připravují se některé další.

Pro snadné připojení systémů B&R 2000 k aplikacím běžícím pod systémem Windows je k dispozici PVI (Process Visualization Interface) jako programový balík s architekturou klient/server. Ten na straně směrem k řízenému procesu podporuje komunikace v rámci Automation NET™ a na druhé straně směrem do operačního systému poskytuje data prostřednictvím standardních nástrojů operačního systému Windows: OPC (OLE for Process Control) pro připojení programů typu SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), DDE (Dynamic Data Exchange) pro standardní aplikace Windows, pomocí funkcí DLL (Data Link Layer) přímo do uživatelských aplikací a pomocí Web Serveru kamkoliv po intranetu nebo internetu. Odpadá tak potřeba zabývat se vývojem ovládačů pro jednotlivé protokoly a produkty.

Vývojové nástroje
Systémy B&R 2000 lze programovat z běžných počítačů PC přes sériovou linku RS-232 (konfekčním kabelem bez jakýchkoliv převodníků) nebo směrováním po všech médiích podporovaných Automation NET™. Jako jednotné vývojové prostředí pro všechny systémy řady B&R 2000 slouží Automation Studio™. Programovat lze nejen v jazycích podle normy IEC 1131 – jazyk kontaktních schémat (LD – Ladder Diagram), seznam instrukcí (IL — Instruction List), strukturovaný text (ST – Structured Text) a SFC (Sequential Flow Chart), ale také ve vyšších programovacích jazycích, jako je Automation Basic (vychází z jazyka Structured Text podle IEC 1131) a ANSI C.

Automation Studio™ plně využívá komfort systému Windows. Mezi jeho uživatelsky přínosné vlastnosti patří např. automatické rozpoznání konfigurace cílového systému, dokumentace k jednotlivým modulům dostupná on-line, rozšířené funkce pro testování a ladění aplikace (line coverage, trace, source level debugger). Navíc poskytuje důslednější kontrolu možných chyb a tím i větší bezpečnost cílové aplikace. Další výhodou je i integrace nástrojů pro ladění parametrů os a práci s elektronickými vačkami a programy CNC, tzv. Motion Components.

Modulární průmyslové počítače IPC B&R PROVIT
Produkty IPC PROVIT jsou vystavěny na bázi dvou základních typových řad PROVIT 2000 a PROVIT 5000. Z nabízených komponent je možné sestavit konfigurace pro nejrůznější použití – od grafického bezdiskového panelu až po výkonnou pracovní stanici. Všechny podstatné části, jako je základní deska, mechanická stavba apod., pocházejí z vývojářské dílny B&R, která má bohaté zkušenosti s návrhem odolné průmyslové řídicí techniky. U IPC PROVIT tedy nejde o upravené produkty původně určené do kancelářského a domácího prostředí. Jednotný vývoj základních komponentů je zároveň zárukou dlouhodobé dostupnosti stejných nebo kompatibilních produktů, popř. náhradních dílů, což je v průmyslové praxi velmi důležitý požadavek. Otevřenost a důsledná kompatibilita se světem PC jsou jedním ze základních kamenů této řady produktů. Nejmodernější technologické a testovací vybavení ve výrobě v kombinaci se systémem řízení jakosti podle ISO-9001 navíc dává záruku vysoké kvality, která je u produktů určených pro trvalý provoz v průmyslovém prostředí neodmyslitelná.

Široká nabídka zobrazovacích jednotek
Jako zobrazovací jednotky jsou výhradně používány ploché displeje. Jsou k dispozici ve všech dostupných formátech a rozlišeních a mají vesměs čelní krytí IP65. U řady PROVIT 2000 jsou v nabídce displeje s rozlišením 1/4 VGA a VGA v technologiích monochromatický nebo barevný LCD a barevný TFT a o délce úhlopříčky od 5,7" do 10,4". Pro výkonnější PROVIT 5000 je k dispozici řada barevných displejů TFT až do rozlišení SXGA a o délce úhlopříčky 18,1", na individuální přání zákazníka až do 20,1". Displejové jednotky mohou být zabudovány např. do výkyvného ramene stroje a provozovány vzdáleně od řídicích jednotek. Při zástavbové hloubce pouhé 3 cm nabízejí řešení i do omezených prostor. Libovolnou konfiguraci IPC PROVIT lze provozovat také bez plochého displeje nebo s běžným externím monitorem.

Výkonné řídicí jednotky PROVIT 2000 je velmi kompaktní. V kombinaci s plochým displejem je nejčastěji využíván jako zástavbový grafický panel. Přitom však nabízí naprostou otevřenost plnohodnotného kompatibilního PC. Procesory typu 486DX2 a 486DX5 s taktovací frekvencí 66, resp. 133 MHz skýtají dostatečný výkon pro většinu aplikací této kategorie. PROVIT 2000 je kromě konfigurací s pevným diskem nabízen ve více variantách bez pevného disku, což zaručuje vysokou odolnost proti vibracím na strojích a zřízeních v náročném prostředí. Je zde použita nejnovější technologie výměnných tzv. Compact Flash pamětí až do kapacity 192 MB. Oproti paměťovým kartám typu PCMCIA nevyžadují žádné dodatečné ovládače a vůči operačním systémům se chovají jako standardní pevný disk. Jejich další výhodou je snadná výměna laickou obsluhou bez nutnosti rozebrat přístroj. Aktualizace verzí aplikačního softwaru je tak jednoduše možná bez přítomnosti servisního odborníka kdekoliv ve světě.

PROVIT 5000 je velmi výkonným průmyslovým PC, přesto však nabízí jedinečnou flexibilitu. Může být využit jako grafický obslužný panel, pro řídicí účely nebo jako výkonná pracovní stanice, popř. i v kombinaci více funkcí. Vlivem modulární stavby a rozdělení na systémovou a sběrnicovou část je možné vytvářet celky o různém výkonu a s různým počtem slotů pro zásuvné karty. Modularita je k dispozici i na úrovni paměťových médií. Místo pevně zabudovaného pevného disku je k dispozici jeden (u PROVIT 5600 dva) speciální slot, který umožňuje osazení jednoduše výměnnými pevnými disky o kapacitách v řádu gigabytů nebo adaptéry PC-Card, jež mohou obsahovat paměť ATA-Flash (popř. CompactFlash) až do kapacity 440 MB. Kromě splnění základních podmínek odolnosti pro provoz ve vysoce náročném prostředí nabízí PROVIT množství dalších diagnostických a monitorovacích funkcí. Systém např. automaticky vede provozní deník pro sledování restartů, provozních hodin v teplotním přetížení, provozu větráků a displejových jednotek. Tyto uživatelem neovlivnitelné záznamy je možné vyhodnocovat jak z aplikace, tak i prostřednictvím samostatných programových nástrojů. PROVIT 5000/5600 poskytuje možnost provozovat displejové jednotky ve vzdálenosti do 10 m od řídicí jednotky. PROVIT 5600 má navíc ve své ploché displejové jednotce zabudován čelní i zadní konektor pro připojení externí klávesnice PS/2. Do čelního panelu PROVIT 5600 lze zabudovat i kombinovanou jednotku FDD/CD-ROM. Volitelně je místo FDD k dispozici i jednotka typu LS120 – tzv. superdisk pro diskety o kapacitě 120 MB.

B&R automatizace spol. s r. o.,
Kalvodova 23, 602 00 Brno
tel.: +420/5/43 23 60 46,
fax: +420/5/43 23 60 47
e-mail: office@br-automation.cz
internet: www.br-automation.com, www.br-automation.cz