Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Sysmac – nová platforma automatizace strojů (část 1)

V listopadu 2011 byla na veletrhu SPS/IPC/Drives v Norimberku představena nová platforma automatizace strojů Sysmac, která představuje významný milník v třicetileté historii vývoje řídicích systémů společnosti Omron. Základním stavebním kamenem této platformy je řídicí systém Sysmac NJ spadající do kategorie MAC (Machine Automation Controller), který je blíže představen v sérii dvou článků uvedených v tomto a příštím vydání časopisu Automa. Článek navazuje na reportáž Nová platforma automatizace strojů, uveřejněnou v časopise Automa č. 11/2011. 

V současné době, kdy jsou kladeny stále větší požadavky na řídicí systémy v průmyslové automatizaci, jež mnohdy výrazně převyšují možnosti klasických PLC, uvádí společnost Omron na trh novou řadu řídicího systému Sysmac NJ. Tento systém Omron označuje jako MAC (Machine Automation Controller). Integruje v sobě funkce sekvenčního řízení, řízení pohybu, komunikace v síti a strojového vidění a je určen pro náročné a komplexní úlohy v automatizaci strojů.

Na začátku vývoje systému Sysmac NJ byly stanoveny tři klíčové požadavky:

–   snadný a rychlý vývoj aplikačních programů – tímto bodem je míněn zejména důraz na programování podle normy IEC EN 61131-3 a použití funkčních bloků PLC­open Motion Control pro řízení pohybu,

–   snadné a rychlé testování – požadavek zejména na integraci simulátoru aplikačních programů a výsledné trajektorie úloh řízení pohybu včetně grafické prezentace v 3D bez nutnosti fyzického připojení řídicího systému,

–   výkon systému – zde byl stanoven požadavek na řízení minimálně 32 os v cyklu 1 ms, celkový počet os minimálně 64.

Charakteristika systému

Sysmac NJ je z hlediska hardwarové architektury modulární řídicí systém s maximálním rozsahem jedné základní sestavy a tří rozšiřujících sestav, z nichž každá obsahuje až deset vstupně-výstupních nebo komunikačních modulů. Celkově může systém mít 2 560 binárních nebo 640 analogových signálů s možností připojit další signály prostřednictvím komunikačních sběrnic.

Procesor Sysmac NJ (obr. 1) je standardně vybaven dvěma rozhraními pro průmyslový Ethernet: Ethernet/IP je protokol vhodný pro přenos velkého objemu dat např. při komunikaci s operátorskými panely, systémy SCADA/HMI nebo MES a EtherCat je protokol vhodný pro připojení zařízení vyžadujících rychlý synchronizovaný přenos dat, zejména v úlohách řízení pohybu (obr. 2).

U systému Sysmac NJ opouští Omron architekturu založenou na obvodech ASIC a přechází k flexibilní architektuře s použitím běžného procesoru Intel Atom 1,6 GHz a systému RTOS pro jádro logického řízení a řízení pohybu.

Jádro logického řízení zabezpečuje realizaci sekvenčních logických programů, jádro řízení pohybu realizaci programů řízení pohybu a generování profilů pro servopohony. Důležitou vlastností je, že z hlediska programátorského přístupu jsou obě jádra zcela integrována, programátor nemusí řešit, pro kterou část systému je naprogramovaný kód určen, a v rámci zápisu programu tedy může libovolně kombinovat sekvenční řízení s funkčními bloky pro úlohy řízení pohybu.

Nedílnou součástí sys­tému je nové vývojové pro­středí Sysmac Studio, integrující prostředky pro konfiguraci, programování, ladění, simulaci a diagnostiku nejen vlastního řídicího systému Sysmac NJ, ale také servopohonů, měničů frekvence a kamerových systémů.

Řídicí systém Sysmac NJ je navržen jako víceúlohový řídicí systém, jednotlivé aplikační programy jsou tedy přiřazeny některé z úloh vykonávaných v nastavené periodě a je podporována definice priority jednotlivých úloh.

Klíčovou vlastností Sysmac NJ je to, že vykonávání základní úlohy je důsledně synchronizováno s taktem jádra řízení pohybu a cyklem komunikační sběrnice EtherCat. To je důležité zejména z hlediska řízení pohybu, pro něž je v rámci jednoho cyklu systému zabezpečeno zpracování funkčních bloků pro řízení pohybu v základní úloze, následné zpracování generovaného požadavku v jádru řízení pohybu a přenos nových dat do servopohonu v následujícím cyklu sběrnice EtherCat, který je synchronizován s vykonáváním základní úlohy.

Jádro logického řízení

Jádro logického řízení bylo kompletně nově vyvinuto společností Omron a zabezpečuje výkon aplikačních programů sekvenčního řízení včetně funkčních bloků pro řízení pohybu (funkčních bloků MC). Je důsledně navrženo v souladu s normou IEC/EN 61131-3, tedy podporuje členění aplikačního programu na jednotlivé programové organizační jednotky, funkční bloky a program. Vykonávání programů je zabezpečeno jejich přiřazením do některé z běžících úloh.

Nové jádro logického řízení umožňuje přechod z hardwarově orientovaného programování na symbolicky orientované: jednotlivým proměnným je nutné přiřadit pouze datový typ bez nutnosti deklarovat hardwarovou adresu. Instrukce programu (např. přesun dat nebo matematické instrukce) jsou univerzální a změna datového typu proměnné nemá vliv na typ použité instrukce.

V současné době Sysmac NJ podporuje programování v jazyce kontaktních schémat (Ladder Diagram; obr. 3) a ve strukturovaném textu. Plnohodnotně programovat je tedy možné v obou jazycích a oba obsahují shodnou instrukční sadu. V budoucnu se počítá s implementací dalších programovacích jazyků podle normy IEC EN 61131-3.

Závěr

Pokračování článku v následujícím vydání bude věnováno popisu jádra řízení pohybu a vývojového prostředí Sysmac Studio. 

Ing. Zdeněk Havlíček, OMRON Electronics spol. s r. o.

Obr. 1. Procesorová jednotka Sysmac NJ

Obr. 2. Sysmac NJ má dvě rozhraní na průmyslový Ethernet: pro EtherNet/IP a pro EtherCAT

Obr. 3. Ukázka programování v jazyce kontaktních schémat v prostředí Sysmac Studio