Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Komplexní platforma Sysmac společnosti Omron pro automatizaci strojů zahrnuje logické řízení, řízení pohybu, strojové vidění a nově také integruje bezpečnostní řídicí jednotku. Základním stavebním kamenem je řídicí systém Sysmac NJ spadající do kategorie MAC (Machine Automation Controller), společným charakteristickým rysem celé platformy Sysmac je integrace jednotlivých komponent pomocí rychlé komunikační sběrnice EtherCat a jejich podpora v softwarovém nástroji Sysmac Studio. V následujícím článku je blíže představeno řešení bezpečnostních aplikací platformou Sysmac.
Uvedení řídicího systému Sysmac NJ na trh bylo rozhodujícím krokem pro vytvoření platformy plně integrující logické řízení, řízení pohybu a strojové vidění za pomoci jednoho vývojového prostředí Sysmac Studio. Platforma využívá v rámci stroje jednotnou komunikaci s použitím sběrnice EtherCAT.
Nedílnou součástí návrhu a vývoje strojů je také řešení funkční bezpečnosti. Volba vhodné bezpečnostní strategie je klíčová při vývoji každého stroje a měla by být zvážena již v počáteční fázi návrhu. Výběr strategie může výrazně ovlivnit náklady v celém životním cyklu stroje, dobu vývoje, náklady na údržbu stroje a identifikaci poruch při provozu.
Bezpečnostní řídicí jednotka NX byla vyvinuta s využitím nejmodernějších technologií a je implementována v novém systému vzdálených modulů pro připojení vstupně-výstupních signálů – Sysmac NX I/O. Moderní systém vzdálených I/O modulů, Sysmac NX I/O, poskytuje vynikající výkon a rychlost přenosu s časovým rozlišením jednotlivých signálů v jednotkách nanosekund. Do nadřazeného systému je integrován prostřednictvím sběrnice EtherCAT a spojením těchto dvou komunikačních systémů je dosahováno nové úrovně rychlosti a přesnosti v automatizaci strojů.
Programování bezpečnosti v Sysmac Studiu podle IEC 61131-3 a PLCopen Safety
Hlavní výhodou použití pokročilých bezpečnostních řídicích jednotek ve srovnání s klasickým zajištěním bezpečnosti pomocí reléových jednotek je výrazně větší pružnost celého systému a možnost opakovaně využít již hotový program. Nová bezpečnostní řídicí jednotka Omron NX je programována v souladu s normou IEC 61131-3 a využívá vývojové prostředí plně integrované v nástroji Sysmac Studio.
Přínosem důsledného dodržování standardů IEC 61131-3 a PLCopen je otevřenost řídicí jednotky, takže se její uživatelé nestávají „nedobrovolnými zajatci“ jednoho konkrétního výrobce. Bezpečnostní řídicí jednotka NX využívá funkční bloky PLCopen Safety pro vývoj bezpečnostní aplikace; kromě toho jsou v nadřazeném systému Sysmac NJ podporovány funkční bloky PLCopen Motion Control. Díky tomu představuje Sysmac jednu z nejvíce otevřených platforem pro automatizaci strojů na trhu. Sysmac Studio navíc dovoluje zařadit proměnné z bezpečnostní jednotky NX do tabulky globálních proměnných nadřazené řídicí jednotky NJ. Sysmac Studio tedy zajišťuje stejný přístup při konfiguraci, programování a údržbě celé aplikace.
Princip funkce bezpečnostní řídicí jednotky NX
Bezpečnostní řídicí jednotka NX je instalována v uzlu vzdálených I/O, v rámci jednoho uzlu je možné kombinovat standardní i bezpečnostní signály. Komunikace s nadřazeným systémem NJ je zajištěna pomocí komunikační brány NX EtherCAT. Bezpečnostní řídicí jednotka NX může využívat jak lokální, tak i vzdálené bezpečnostní signály instalované v podobě bezpečnostních I/O modulů v dalších vzdálených I/O uzlech. Bezpečnostní data jsou přenášena prostřednictvím protokolu FSoE (Functional Safety Over EtherCAT), který dovoluje využívat jednu sběrnici pro přenos bezpečnostních i standardních dat. FSoE dosahuje úrovně integrity bezpečnosti SIL 3 s pravděpodobností nedetekované poruchy jednou za více než 100 000 let.
Řídicí jednotka Sysmac NJ zajišťuje funkci nadřazené stanice (master) na sběrnici EtherCAT. Bezpečnostní řídicí jednotka NX tedy vykonává bezpečnostní logické funkce systému, stanice NJ EtherCAT Master je zodpovědná za bezpečností a standardní komunikaci. V důsledku toho má Sysmac NJ neustálý přístup k datům FSoE, a může je tedy využívat v rámci standardního řízení stroje.
Výhody integrovaných funkcí bezpečnosti v Sysmac
Bezpečnostní řídicí jednotka Sysmac NX a distribuované bezpečnostní I/O moduly mohou být volně instalovány do nového systému vzdálených I/O modulů Sysmac NX I/O. Integrace do vývojového prostředí Sysmac Studio výrazně zjednodušuje návrh, konfiguraci, programování a údržbu systému, a dovoluje tak výrobcům strojů využít získaný čas na zlepšování funkcí a bezpečnosti stroje. Kombinace integrovaných bezpečnostních funkcí Sysmac a ostatních bezpečnostních komponent Omron (bezpečnostní spínače, závory, pohony s integrovanou bezpečnostní funkcí) přináší výrobcům strojů výhodu jednotného způsobu řízení stroje.
Závěr
Bezpečnostní řídicí jednotka Sysmac NX v kombinaci s novým systémem vzdálených I/O modulů Sysmac NX I/O a řídicí jednotkou Sysmac NJ výrazně přispívá ke zvýšení bezpečnosti a výkonnosti v průběhu celého životního cyklu stroje. Omron je globální dodavatel komplexních systémů pro automatizaci strojů a výrobních linek, který kromě vlastních komponent poskytuje také individuální technickou podporu ve všech fázích vývoje stroje.
Ing. Zdeněk Havlíček, OMRON Electronics spol. s r. o.
Obr. 1. Bezpečnostní řídicí jednotka Sysmac NX