Aktuální vydání

celé číslo

03

2020

Veletrh Amper

Fórum automatizace a digitalizace

celé číslo

Průmyslová PC a softwarová PLC od společnosti Siemens

Společnost Siemens nabízí odolné a výkonné osobní počítače pro průmyslové použití (IPC) i softwarové PLC (softPLC), tj. softwarové řídicí systémy na bázi PC používané v mnoha případech místo dosavadních programovatelných automatů (PLC). V článku jsou stručně shrnuty informace o novinkách a současných možnostech nabízených v této oblasti automatizační techniky.
 

SoftPLC Simatic WinAC RTX

 
Na téměř libovolném PC splňujícím určité minimální požadavky na výkonnost výpočetního systému lze bez problémů provozovat softwarový balík Simatic WinAC RTX, který mj. obsahuje také spolehlivé softwarové PLC určené k řízení technologických procesů.
 
Typicky je základem hardwarové struktury řídicího systému se Simatic WinAC RTX průmyslové PC tvořící hardwarovou platformu jak pro řídicí program, tak i pro dispečerský systém typu SCADA a další aplikační programy. K tomuto PC se při použití provozní komunikační sběrnice Profibus nebo sítě typu průmyslového Ethernetu připojují distribuované periferní jednotky (vzdálené I/O). V uvedeném uspořádání PC funguje jako řídicí stanice (master) sítě Profibus-DP, popř. jako Profinet IO Controller. K dané komunikační sběrnici se připojují další zařízení opatřená potřebným komunikačním rozhraním (měniče frekvence, programovatelné automaty, operátorské panely apod.). Připojená zařízení komunikují s instalovaným softwarovým PLC Simatic WinAC RTX.
 
Ke konfigurování, programování a diagnostice softwarového PLC se používá osvědčené vývojové prostředí Step 7, které je společné pro PLC řad Simatic S7-300 a S7-400 i pro WinAC RTX. Z programátorského pohledu je softwarové PLC WinAC RTX stejné jako PLC řady S7-400. To je jeho velká přednost, protože programátoři, kteří mají zkušenosti s klasickými PLC řady Simatic, se nemusí učit nic nového. Dokonce mohou programové bloky vytvořené původně např. pro procesorové jednotky (CPU) řady S7-400 nahrát do softwarového PLC a naopak.
 
V případě softwarového PLC WinAC RTX se hovoří o deterministickém řízení v reálném čase, kdy uživatel sám při použití přehledného ovládacího panelu určí, kolik systémových prostředků PC vyhradí pro činnost softwarového PLC a kolik ponechá k dispozici ostatním aplikačním programům běžícím v prostředí Windows, např. vizualizačnímu softwaru atd. Tímto způsobem lze „ladit“ výkon aplikačních programů běžících na daném PC.
 
A co dalšího softwarový balík Simatic WinAC RTX obsahuje vedle softwarového PLC? Především plnohodnotný OPC server Simatic Net OPC včetně licence na software IE Softnet-S7 Lean, umožňující přistupovat přes rozhraní OPC k datům softwarového PLC. Dále nechybí ani ovládací panel softwarového PLC, nástroj pro konfigurování remanentní paměti (zálohování dat při výpadku napájení), program WinAC Time Synchronization, určený k synchronizování času s ostatními stanicemi připojenými k použité komunikační sběrnici, a také vlastní rozšíření operačního systému o funkce reálného času (RTX).
 
Použít lze také bezpečnostní variantu softwarového PLC označenou WinAC RTX F. V tomto případě je zpracováván současně standardní i bezpečnostní program, přičemž je možné realizovat řídicí úlohy až do SIL 3 (podle IEC 62061), popř. Kategorie 4 (podle EN 954-1). Pro práci s bezpečnostním programem je třeba použít vedle nástroje Step 7 i software Distributed Safety.
 
Aby bylo možné použít vedle kódu vytvořeného v prostředí Step 7 také programy v jazyce C/C++, nabízí společnost Siemens produkt Simatic WinAC ODK (Open Development Kit), umožňující spouštět programy zapsané v jazyce C/C++ přímo z programových bloků softwarového PLC nebo vyměňovat data mezi WinAC RTX a programem v C/C++ prostřednictvím sdílené paměti.
 

Novinky ve WinAC RTX 2010(F)

 
Systém Simatic WinAC RTX 2010 a jeho bezpečnostní varianta WinAC RTX F 2010 nyní nabízejí rozšířené funkce protokolu Profinet a také nový, jednodušší způsob diagnostiky. Předem připravené diagnostické webové stránky umožňují snížit náklady na diagnostiku a současně dosáhnout větší dostupnosti technologického zařízení. Řídicí systém lze tudíž nyní diagnostikovat i bez použití vývojového prostředí Step 7 (obr. 1). Systém Simatic WinAC RTX (F) 2010 rovněž obsahuje nové funkce protokolu Profinet jako izochronní mód, Shared Device a Media Redundancy Protocol. Vedle dosud podporovaných operačních systémů Windows XP Professional a Windows Embedded Standard 2009 lze systém Simatic WinAC RTX (F) 2010 nyní provozovat také pod operačním systémem Windows 7. Systém lze používat na vestavných systémech Simatic S7-mEC, IPC427C a HMI IPC477C a na počítačích skupiny Simatic IPC i dalších PC, v nichž je podporovánna ethernetová čipová sada pro systém Profinet IO.
 

Vestavné systémy

 
Nutným předpokladem účelného využití řídicích systémů řady Simatic WinAC je odolné a spolehlivé hostitelské PC. V inovované nabídce počítačů skupiny Simatic IPC lze nalézt jak vhodná standardní průmyslová PC, tak i vestavné systémy.
 
Vestavné systémy jsou bezúdržbová průmyslová PC, která nemají rotující součásti. Jsou tedy vhodné k montáži přímo do rozváděče. Nejčastěji je v nich nainstalován operační systém Windows XP Embedded. Uživatel si může vybírat mezi vestavnými systémy IPC 427C, Panel PC 477C a systémem Simatic S7-mEC.
 
V případě nového IPC 427C jde o PC minimálních rozměrů určené k montáži na lištu DIN (obr. 2). Je to nástupce populárního Microbox PC, oproti kterému je IPC 427C výkonnější a nabízí uživateli některé nové možnosti. Místo klasického pevného disku lze nyní použít např. polovodičový disk SSD (Solid State Disc) o kapacitě 32 GB. Součástí systému Panel PC 477C je dále obrazovka s úhlopříčkou délky 12" nebo 15", a to včetně dotykových variant.
 
Systém Simatic S7-mEC (modular Embedded Controller) představuje novou hardwarovou platformou (obr. 3). Jde o modulární vestavný systém v designu S7-300, který je možné rozšiřovat o karty I/O známé ze systému Simatic S7-300 a o některé další karty s rozhraními USB, DVI-I apod. Jádrem systému S7-mEC je centrální jednotka EC 31-RTX s vestavným PC, třemi ethernetovými porty a dvěma porty USB.
 
Zákazník může objednat výhodný balík obsahující vestavné PC i software (WinAC RTX, WinCC flexible RT, Softnet S7-Lean) ve zvolené konfiguraci. Takové balíky jsou jednak výrazně cenově zvýhodněny a navíc se dodávají s již nainstalovaným softwarem, takže zákazník ušetří čas při uvádění zařízení do provozu.
 

Závěr

 
V článku jsou stručně představeny řídicí systémy založené na použití PC (softPLC) a vestavné systémy PC dodávané společností Siemens. Předností popisovaných systémů je vedle výkonnosti, spolehlivosti a otevřenosti i jejich začlenění do koncepce Plně integrované automatizace společnosti Siemens (Totally Integrated Automation – TIA). Tím je zaručena jak jejich bezproblémová spolupráce s ostatními prvky automatizační techniky z nabídky společnosti Siemens, tak i uživatelský komfort. I systém Simatic WinAC se totiž spravuje prostřednictvím rozšířeného a známého vývojového prostředí Step 7 a pracuje se s ním stejně jako se standardními PLC řad Simatic S7-300 a S7-400.
Ing. Jakub Vojanec,
 
 
Obr. 1. Ukázka vzhledu okna při konfigurování a diagnostice systému WinAC RTX F
Obr. 2. Nové vestavné IPC 427CF minimálních rozměrů k montáži na lištu DIN
Obr. 3. Modulární vestavný systém Simatic S7-mEC (modular Embedded Controller) lze rozšiřovat o karty I/O systému Simatic S7-300 i karty s rozhraními USB, DVI-I atd.