Aktuální vydání

celé číslo

01

2024

Automatizace skladování, logistiky a manipulace s materiálem

Programovatelné automaty, průmyslové počítače, jednotky I/O, bezpečnostní systémy

celé číslo

Melsec Q Series – výkonný multiprocessing v PLC

Automa 6/2000

Ing. Karel Suchý

Melsec Q Series – výkonný multiprocessing v PLC

Firma Mitsubishi Electric uvádí na trh ve své řadě Melsec nový modulární programovatelný automat Melsec Q. Novinkou je zejména výkonný multiprocessing umožněný spoluprací až čtyř procesorových modulů, umístěných v jednom základním rámu. Současně jsou v systému Melsec Q integrovány mj. prostředky pro řízení pohonů a podpora moderních metod komunikace v prostředí IT. Protože lze říci, že jde o reprezentanta nové generace PLC, je v tomto článku popisu systému Melsec Q věnován větší prostor než běžným firemním oznámením inovací nižších řádů.

Obr. 1.

Společnost Mitsubishi Electric je dlouhodobě jednou z předních firem spoluvytvářejících světový trh v oblasti programovatelných automatů (Programmable Logic Controller – PLC). Známá je především její úspěšná rodina PLC Melsec QnA(S). Zcela nedávno, na celoevropské tiskové konferenci konané ve středisku japonské kultury Manggha v Krakově dne 26. května 2000, představila společnost Mitsubishi Electric odborné veřejnosti svůj další inovační počin – nový modulární PLC Melsec Q Series, který je i při daleko větší výkonnosti ještě menší a snáze přizpůsobitelný určité aplikaci než jeho předchůdci.

Multiprocesorová technologie – skok vpřed
Průmyslové systémy jsou stále složitější a náročnější na řízení. Kromě toho je do jejich řídicích systémů třeba integrovat nové metody komunikace, jako přístup prostřednictvím internetu, servery FTP, elektronickou poštu a techniku SMS (Short Message Service – přenos krátkých zpráv v síti mobilních telefonů). To vše dohromady jsou požadavky, které stávající PLC v mnoha případech již nejsou s to plnit. Firma Mitsubishi Electric proto nabízí k řešení současných i budoucích úloh řízení zcela nové pojetí PLC – multiprocesorový PLC řady Melsec Q, kdy v jednom rámu mohou současně pracovat až čtyři různé nezávislé procesorové jednotky, společně zajišťující veškeré potřebné řídicí, diagnostické a komunikační funkce řídicího systému v dané aplikaci.

V porovnání s předchozí řadou PLC Melsec QnA(S) jsou u nového multiprocesorového systému patrné mimo velmi výrazný nárůst výkonnosti PLC ještě další přednosti. Protože v jednom řídicím systému mohou být kombinovány procesorové moduly s různou výkonností a s různými vlastnostmi, lze ho konfigurovat přesně podle požadavků dané aplikace. Tím, že multiprocesorový Melsec Q umožňuje ovládat několik aplikací současně, odpadnou v mnoha případech starosti s propojováním jednotlivých PLC do sítí. Jako celek tedy nový PLC Melsec Q představuje cenově velmi výhodné multiprocesorové řešení.

Obr. 1.

Jednotlivé procesorové moduly mají vlastní vnitřní diagnostické funkce, které nejenže chyby v systému identifikují, ale současně je chronologicky ukládají pro potřeby následné analýzy chování PLC a odstraňování závad. Tím dále roste spolehlivost řízení, klesá pravděpodobnost vzniku chyb a zkracují se prostoje výrobních zařízení. Vestavěné komunikační porty RS-232 (115,2 kb/s) a USB (12 MBd) dovolují rychleji zavádět i editovat programy a zrychlují i funkce zajišťující sledování stavu a diagnostiku PLC.

Ještě menší rozměry
PLC Melsec Q je co do velikosti o 35 % menší než jeho předchůdce – nejmenší základní rám s pěti moduly má rozměry pouhých 98 × 245 × 98 mm (obr. 1). Nejdelší rám pojme osm modulů. Přidáním až sedmi rozšiřujících rámů lze vybudovat řídicí systém s celkem 64 moduly, 8 192 vstupy/výstupy (I/O) a sběrnicí o délce až 13,2 m (vzdálenost mezi nejdále umístěnými rámy).

K dispozici jsou tyto typy modulů:

  • čtyři různé procesorové jednotky;
  • modul pro ovládání pohonů;
  • moduly digitálních I/O;
  • moduly analogových I/O;
  • komunikační moduly pro sítě Ethernet, MelsecNet 10, Profibus-DP, Device Net, AS-Interface a CC-Link a modul se sériovým I/O;
  • zvláštní funkční moduly pro zpracování vnějšího přerušení, měření teplot, řízení teploty a řízení polohy a moduly rychlých čítačů.

Kombinace PLC a ovládání pohonu
Další velmi užitečnou zvláštností PLC Melsec Q je agregace funkcí logického řízení s funkcí ovládání pohonů. V jednom rámu mohou být současně nainstalovány PLC a moduly pro ovládání pohonů, které jsou k dispozici v provedení pro osm nebo 32 řízených os (obr. 2). Při čtyřech těchto modulech v rámu (maximum) lze současně ovládat až 128 os. Plně funkceschopná v oblasti ovládání pohonů bude verze Melsec Q2, jejíž uvedení na trh je plánováno na rok 2001.

Obr. 3.

Změny programu za chodu šetří čas
Při instalaci a rekonfiguraci strojů a zařízení je často nutné měnit programy v PLC. Ať už se tak děje pro potřeby nové aplikace nebo jde o pouhou úpravu vyplývající z upřesněného požadavku zákazníka, vždy je v současné výrobě podle modelu just-in-time kritickým parametrem čas. Tomuto trendu vychází vstříc funkce Online Change, která umožňuje měnit program v PLC za chodu zařízení. Potřebné funkce zajišťují nový operační systém (kompatibilní se softwarem rodiny Melsec A) a nová programovací rozhraní (všechny procesorové jednotky jsou opatřeny zmíněnými rychlými programovacími porty typu RS-232 a USB).

Komunikace v prostředí IT
PLC Melsec Q je navržen pro možnost fungovat ve výrobním procesu jako výkonný řídicí systém a současně jako servisní stanice. Cílem je, aby operátoři mohli sledovat stav řídicího systému, diagnostikovat ho a popř. řídicí systém udržovat v provozuschopném stavu z téměř libovolného místa bez omezení vzdáleností.

Za tím účelem je v systému vestavěna řada funkcí podporujících globální komunikaci v prostředí moderních informačních technologií (IT). Podporovány jsou:

  • údržba a diagnostika na dálku prostřednictvím internetu, tzn. že k zobrazení systémových dat a údajů o stavu systému a zaslání řídicích instrukcí lze použít libovolný standardní webový prohlížeč;
  • funkce elektronické pošty umožňující rozesílat výstražná hlášení z jednotlivých komponent až šestnácti jednotlivým adresátům;
  • komunikace v síti mobilních telefonů formou SMS s funkcí obdobnou funkci elektronické pošty;
  • protokol FTP (File Transfer Protocol) dovolující z řídicího systému efektivně vyjímat i do něj vkládat celé soubory dat;
  • ukládání stránek v jazyce HTML v PLC.

Operátor tak může např. měnit recepturu v aplikaci ze vzdáleného místa nebo z jiné úrovně systému řízení místo toho, aby musel změnu provést přímo na PLC.

100MBd Ethernet
Melsec Q podporuje spojení po síti Ethernet (10BaseT, 10Base5 a 10Base2). K systému mohou být připojeny až čtyři moduly s přenosovými rychlostmi až 100 MBd, z nichž každý může mít až šestnáct komunikačních portů. Připojení k Ethernetu lze použít i k programování a sledování stavu PLC. Systémy vyšších úrovní mohou touto cestou spouštět v Melsec Q přerušovací rutiny. K dispozici jsou i konfigurační nástroje s podporou Ethernetu.

Dnes dostupná technika zítřejších PLC
Základní technické údaje o systému Melsec Q jsou přehledně uspořádány v tab. 1.

Zdůraznit je třeba především skutečnost, že nová řada PLC Melsec Q firmy Mitsubishi Electric obohacuje dosavadní techniku PLC nejen o multiprocesorovou technologii, ale také o integrované prostředky pro řízení pohonů, možnost výměny programu za chodu zařízení a pokročilé metody komunikace s prostředím IT při menších zástavbových rozměrech a požadavcích na energii, než mají jeho předchůdci.

Uvedení PLC Melsec Q na trh znamená výrazný inovační počin, kterým společnost Mitsubishi Electric opět potvrdila, že je jednou z firem stanovujících ve světě automatizační techniky nové standardy. Lze říci, že Melsec Q představuje již v současné době dostupnou techniku budoucích všeobecně aplikovaných PLC.

AutoCont Control Systems s. r. o.
marketing a prodej
Nemocniční 12
702 00 Ostrava 2
tel.: 069/61 52 111
e-mail: consys@autocont.cz

Tab. 1. Základní technické parametry PLC Melsec Q Series

Typ multiprocesorový PLC se čtyřmi různými procesorovými moduly
Zvláštní vlastnosti – vnitřní diagnostika se záznamem chyb jako součást procesorového modulu
– podpora programování a ladění programů na dálku (modem/internet)
– sledování speciálních funkčních modulů a on-line analýz systému na obrazovce
– všechny procesorové moduly s integrovanou flash ROM
Digitální I/O 4 096 místně, 8 192 celkově
Analogové I/O – rozlišení 16 bitů (15 bitů a znaménko)
– doba převodu 80 µs na kanál
– chyba max. ±0,1 % měřicího rozsahu
– automatická kompenzace vlivu teploty
Perioda výpočtu 34 ns na logickou instrukci
Perioda řídicího cyklu nastavitelná od 0,5 do 2 000 ms s krokem 0,5 ms
Řízení polohy moduly pro řízení 1/2/4 os
Ovládání pohonů 8/32 os z jednoho modulu
Zapojení do sítí plná podpora síťových řešení
Rozměry (š × v × h) 245 až 439 × 98 × 98 mm
Napájení 100 až 240 V AC, 24 V DC
Literatura:

[1] Tisková zpráva Mitsubishi Electric. Krakov, květen 2000.

[2] MITSUBISHI ELECTRIC: The Melsec Q Series: The New Q – A Genuinely Radical Innovation. 5/2000.