Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Programovatelné automaty Panasonic: všechno z jednoho zdroje

Společnost Panasonic má za sebou již desítky let zkušeností a praxe v průmyslové automatizaci. Soustředí se na uplatnění kombinace technických znalostí s důsledným zaměřením na potřeby zákazníků v odvětvích průmyslové výroby, mobility i ochrany životního prostředí.

Budoucí továrny budou díky všeobsahujícímu propojení dosahovat nové úrovně produktivity, efektivity a ziskovosti. Zařízení a komponenty od firmy Panasonic, resp. její evropské dceřiné společnosti Panasonic Industry Europe, k tomu poskytují vše, co je třeba: kromě komunikačních možností také velkou spolehlivost, robustnost a energetickou úspornost. V sortimentu firmy jsou klíčové elektronické komponenty, zařízení, moduly i software pro širokou škálu průmyslových oborů. Obsáhlé technické znalosti firma spojuje s firemní kulturou zaměřenou na potřeby zákazníků a toto spojení jí umožňuje nabízet řešení přizpůsobená na míru a sdílet se zákazníky své zkušenosti. Sdílení je vzájemné, neboť zpětná reakce zákazníků a jejich přání se stávají součástí zadání pro vývoj nových produktů. Vznikají tak dlouhodobá partnerství, v nichž se obě strany mohou na sebe spolehnout.

Programovatelné automaty Panasonic

Programovatelné automaty (PLC, Programmable Logic Controllers) jsou v průmyslové automatizaci nepostradatelné pro realizaci funkcí logického řízení. Programovatelné automaty Panasonic jsou na trhu již od roku 1995. A všechny se programují stejně! Společnost Panasonic jako průkopník a propagátor programování podle normy IEC 61131-3 vytvořila za tu dobu množství jednoduchých i pokročilých funkčních bloků, které lze opakovaně používat v nových úlohách. Standardizované programování je zárukou, že uživatel může kdykoliv přejít na nové PLC – dokonalejší, s větším výpočetním výkonem nebo prostorově úspornější.

Firma Panasonic brzy zjistila, že pro PLC je velmi výhodnou funkcí správa na dálku. Proto k nim již od roku 1993 nabízela analogové modemy. Nejnovější PLC již mají dokonalejší komunikační rozhraní pro běžné kabelové i bezdrátové komunikační sítě. Na dálku lze aktualizovat firmware i programy, přenášet informace o stavu zařízení nebo je i na dálku ovládat.

Programovatelné automaty FP7 – nová éra automatizace

Programovatelné automaty FP7 (obr. 1) označuje firma Panasonic za představitele nové éry automatizace. Je to zejména proto, že umožňují plnou integraci do webových aplikací. Standardní desky CPU jsou vybaveny ethernetovým rozhraním pro neomezenou komunikaci, od programování na dálku přes monitorování stavu až po záznam dat na server FTP. Data je možné odesílat také prostřednictvím protokolů Modbus TCP, EtherNet/IP nebo Mewtocol (specializovaný protokol firmy Panasonic). Programovatelné automaty FP7 mají vlastní webový server, takže k monitorování a ovládání na dálku nevyžadují speciální software. Data sebraná FP7 mohou uživatelé kontrolovat a zobrazovat v běžném webovém prohlížeči a stejně snadno mohou do FP7 posílat řídicí příkazy, je-li to vyžadováno a mají-li k tomu oprávnění.

Další možností je komunikace prostřednictvím e-mailů. Z PLC je možné v nastavený čas posílat např. denní hlášení nebo lze odeslání e-mailu vyvolat událostí a zasílat např. notifikace o poruše. E-maily mohou obsahovat přílohu s daty a využívají chráněný protokol SSL. Důležitou součástí nabídky je Control Web Creator, grafický nástroj, který umožňuje snadno vytvořit vlastní webové stránky, na nichž se zobrazuje obsah publikovaný webovým serverem FP7. Uživatel si může pomocí komponent, jako jsou spínače, kontrolky a indikační prvky, bez znalostí HTML sestavit vlastní přehledovou obrazovku. Data je potom možné zobrazit z jakéhokoliv webového prohlížeče.

Programovatelné automaty FP7 se vyznačují kompaktním tvarem a malými rozměry. Jsou vybavené kazetovým rozhraním a usnadňují rozšíření: na jeden modul CPU je možné připojit až šestnáct různých jednotek. Podporována je také paměťová karta SD o kapacitě až 32 GB. Vysoký výpočetní výkon je jen minimálně ovlivňován častou ethernetovou komunikací.

K dispozici jsou rozhraní EtherNet/IP, Modbus TCP, Mewtocol, Profinet, Profibus-DP, CANopen a DeviceNet. Podrobné informace a přehled modulů jsou na https://www.panasonic-electric-works.com/cz/plc-fp7-sedm-kroku-pro-vetsi-efektivitu.htm.

FP0H – kompaktní PLC s širokými možnostmi rozšíření

Kompaktní PLC FP0H (obr. 2) najde uplatnění v základních řídicích úlohách menšího a středního rozsahu; vzhledem ke své rozměrové úspornosti zejména tam, kde je pro instalaci málo místa. Přitom má vysoký výpočetní výkon: rychlost zpracování je jen 10 ns na jednu základní instrukci (do 10 tisíc kroků), to je přibližně osmkrát více než u předchozích srovnatelných variant PLC Panasonic. Je tedy vhodné i k řízení dynamicky náročných úloh. Například je možné pulzním výstupem řídit až čtyři osy (do 100 kHz na osu), takže lze simultánně řídit např. dva křížové stoly X-Y.

Jinou možnou úlohou, kterou dokáže FP0H vyřešit, je funkce vysokorychlostního čítače. Rychlost dopravníku 1 (hlavní osa), který je řízen měničem frekvence, se měří snímačem polohy s pulzním výstupem. Jeho signál je vstupem vysokorychlostního čítače připojeného k PLC. Frekvence pulzního výstupu PLC se potom upravuje na základě výstupu čítače a tím se synchronizuje rychlost dopravníku 2 (podřízená osa).

K dispozici je také polohovací jednotka FP0H s rozhraním RTEX (Real-time Ethernet), vhodná k řízení servopohonů Minas A6N RTEX. Jedno PLC může řídit až šestnáct os (čtyři nebo osm modulů), přičemž při zapojení osmi os je komunikační cyklus 1 ms. Zvolit lze lineární, kruhovou nebo spirální interpolaci. Osy je možné navzájem synchronizovat a realizovat funkci vačky, převodovky a spojky. Výhodami této polohovací jednotky je rovněž rychlé zapojení kabeláže, odolnost proti rušení, snadné nastavení parametrů a možnost monitorovat činnost pohonů. Jednotka je ideální i pro ultrarychlé servopohony.

Z těchto příkladů vyplývá, kde jsou hlavní oblasti použití tohoto PLC: jsou to např. balicí stroje, výrobní stroje, robotická zařízení, testovací a měřicí zařízení nebo potravinářské stroje. S polohovací jednotkou je FP0H ideální pro různé manipulátory, kde je požadována velká dynamika při malém rozsahu pohybu.

Programovatelný automat FP0H je možné vybavit paměťovou kartou SD. Na ni lze ukládat data o činnosti PLC, kopírovat programy bez připojení počítače a ukládat programy pro PLC. Protokolování až čtyř aktivních programů je možné spustit příkazem, příchodem definovaného bitu, v určitém intervalu nebo v určitém čase.

Programovatelný automat FP0H má dva ethernetové porty. Umožňuje současnou komunikaci s různými typy zařízení. Podporovány jsou protokoly EtherNet/IP, Modbus TCP, Mewtocol a MC. V závislosti na zadání projektu zákazníka může být PLC rozšířeno o komunikační kazety pro RS-232, RS-422 a RS-485. Je také vybaveno portem mini USB a má šestnáct digitálních vstupů/výstupů; s rozšiřujícími jednotkami řady FP0R a FPΣ, s nimiž je kompatibilní, lze počet vstupů/výstupů rozšířit až na 384.

Více na https://www.panasonic-electric-works.com/cz/plc-fp0h.htm.

Ultrakompaktní FP0R

Programovatelné automaty FP0R jsou prostorově velmi úsporné, vhodné k montáži do velmi stísněných prostor. Přitom mají kapacitu programu 32 tisíc kroků a datový registr pro 32 tisíc slov. Rychlost zpracování jednoho kroku (instrukce ST) pro základní instrukce a prvních 3 000 kroků je jen 80 ns. PLC má standardně port mini USB, umožňující vysokorychlostní přenos programů. Programovatelný automat FP0R dovoluje řídit několik os i bez rozšiřující polohovací jednotky; vestavěný je pulzní výstup pro až čtyři osy (do 50 kHz). K dispozici jsou funkce krokování, individuálního nastavení zrychlení a zpomalení, změny požadované rychlosti během krokování nebo trapézového řízení a zpracování signálů ze snímačů polohy (do 50 kHz). Šestikanálový vysokorychlostní čítač může být používán současně s pulzními výstupy. Ve variantě F má toto PLC zvýšenou odolnost proti poruše: vestavěná paměť FRAM může zálohovat všechna data i bez baterie.

Vysoce výkonné PLC FPΣ

Programovatelný automat FPΣ je kompaktní a velmi výkonný. Kapacita programu je 32 tisíc slov. Obsahuje procesor RISC, který umožňuje vysokorychlostní zpracování programů s dobou skenování méně než 2 ms po dobu 5 000 kroků. Maximální frekvence pulzního výstupu je 4 Mp/s a doba spuštění 5 µs. PLC je proto vhodné např.pro řízení lineárního servopohonu. V praxi dobře využitelnou funkcí je řízení teploty pomocí PLC, což bylo dříve považováno za obtížné.

V současné době jde již o výběhový typ s možností objednání do konce září 2021. Podobné vlastnosti, ale větší možnosti komunikace má PLC FP0H.

FP-X – malé, ale výkonné PLC

Programovatelné automaty FP-X jsou vybaveny portem USB pro snadné připojení k počítači. K dispozici je ale i ethernetové rozhraní. Vestavěný pulzní výstup tato PLC předurčuje pro řízení servopohonů a krokových motorů. Nabízeny jsou varianty pro tři nebo čtyři osy. Kazetové rozhraní umožňuje rozšíření PLC při zachování malých rozměrů. Moduly se připojují shora na PLC a tím nezabírají místo na DIN liště. K jedné řídicí jednotce je možné připojit až tři kazetové jednotky. V nabídce je sedmnáct typů, včetně komunikačních a analogových. Díky tomu je oblast možných použití těchto PLC velmi široká.

Programovatelné automaty FP-X nahradily ve své době velmi populární FP1. Ale pokrok jde dál – tato PLC je možné objednávat už jen do konce září 2021. Jako náhradu lze doporučit PLC FP0R.

FP-XH – univerzální PLC s vestavěným řízením polohy a pohybu

Programovatelný automat FP-XH (obr. 3) má vestavěnou jednotku pro řízení polohy a pohybu pro až osm os bez dalšího hardwaru. Jako komunikační síť využívá proprietární systém ethernetové komunikace v reálném čase RTEX. Je kompatibilní s rozšiřujícími moduly FP-X (celkem až 256 I/O) a FP0R (celkem až 384 I/O).

Modulární vysokorychlostní PLC FP2SH

FP2SH je výkonné PLC pro vysokorychlostní řízení: pro 20 tisíc kroků je takt 1 ms. Výpočetní rychlost, která patří k vrcholu ve své třídě, dovoluje velmi rychlé zpracování řídicích operací. Navíc má kapacitu programu až 120 tisíc kroků.

Jednotlivé moduly tohoto PLC lze kombinovat jako stavební kameny: jednotky I/O, výpočetní jednotky, napájecí zdroj a propojovací desky. Jednotky I/O navíc mohou být umístěny kdekoliv na sběrnici. K dispozici jsou kromě toho malé PC karty pro zálohování programu a rozšíření paměti. To umožňuje zpracovat velké množství dat.

FP-I4C – komunikační brána pro vzdálený přístup, asistenci a dohled

V současné době chce mít každý uživatel možnost okamžitě se připojit ke strojům a zařízením a ovládat je bez ohledu na to, kde se nacházejí.

Komunikační brána FP-I4C (obr. 4) poskytuje plnohodnotný přehled o všech připojených zařízeních v reálném čase. Díky poskytovaným údajům mohou uživatelé rychle reagovat, snížit rizika a aktivně a včas řešit problémy. Brána disponuje dvěma samostatnými ethernetovými porty, jedním sériovým portem RS-232C/RS-485 a dvěma porty USB.

K PLC Panasonic se komunikační brána FP-I4C připojuje prostřednictvím Ethernetu a rozhraní Modbus TCP nebo s použitím RS-232/485. Do komunikačního systému průmyslového internetu věcí předává data pomocí protokolů MQTT nebo OPC UA. Má vestavěný webový server se stránkami v HTML5 s responzivním zobrazením pro různé formáty displeje, od obrazovek stolních počítačů po malá mobilní zařízení. Pro programování a údržbu PLC je možné využít průmyslové cloudové řešení Corvina Cloud s bezpečným připojením založeným na Open VPN a SSL. Kromě PLC je možné přímo ke komunikační bráně připojit I/O jednotky FP0R pro sběr dat ze snímačů a akčních členů. Pro ukládání dat je k dispozici interní paměť nebo paměťová karta USB.

Parametry se nastavují prostřednictvím běžného internetového prohlížeče. K programování je možné využít Python (zvláště pro cyklickou komunikaci) nebo Node.js (Node.js využívá JavaScript a je vhodný pro acyklickou komunikaci).

Možnost upgradovat firmware komunikační brány rozšiřuje možnosti využití, např. jako komunikační bránu pro protokoly IEC 60870 používané v elektrorozvodných sítích, jako klient WLAN po instalaci sticku USB WLAN, jako klient HTTP (příkazy POST, GET atd.), jako komunikační bránu Modbus apod.

Komunikační brána je napájena 24 V DC a montuje se na lištu DIN. Videozáznam o ní zájemci najdou na https://youtu.be/pT-F4PCjpLc.

Vzdálené vstupy a výstupy

Nabídku PLC doplňuje systém vzdálených vstupů a výstupů řady FP a TB. Skládají se ze tří komponent: čelního konektoru, modulu elektroniky a základního modulu. Uzamykací mechanismus zaručuje rychlé a bezpečné upevnění všech modulů na lištu DIN a spolehlivé elektrické propojení. Všechny moduly mohou být stejně snadno a rychle vyjmuty pro údržbu nebo rozšíření systému. Moduly jsou dodávány jako kompletně smontované jednotky určené k okamžitému použití. K dispozici jsou také sběrnicové moduly, které obsahují napájecí zdroj. Napájecí zdroje lze však dodat i samostatně, takže uživatel může vytvořit segmentovanou síť napájení I/O modulů.

Obr. 1. Programovatelné automaty FP7 – nová éra automatizace (video: https://youtu.be/LJhXPj38Q5c)

Obr. 2. Kompaktní PLC FP0H se dvěma ethernetovými porty

Obr. 3. Programovatelný automat FP-XH s šestnácti I/O a kazetou s dalšími šestnácti I/O

Obr. 4. Komunikační brána FPI4C (video: https://youtu.be/pT-F4PCjpLc)

Obr. 5. Programovací prostředí FPWIN Pro (https://youtu.be/SjseoDA4znI)