Aktuální vydání

celé číslo

11

2021

Monitorování stavu zařízení, diagnostika, řízení údržby

Snímače a systémy řízení polohy a pohybu (motion control)

celé číslo

WAGO-I/O-SYSTEM 750 – rozsáhlé možnosti použití

číslo 3/2005

WAGO-I/O-SYSTEM 750 – rozsáhlé možnosti použití

Firma WAGO, první výrobce pružinového systému připojení vodičů na světě (svorky do plošných spojů, řadové svorky, konektorové systémy atd., pro průřez vodiče od 0,08 mm2 do 95 mm2), uvedla v roce 1995 na trh systém distribuovaných I/O pod názvem WAGO-I/O-System 750. Tento systém umožňuje připojení široké škály snímačů a akčních členů a nezávislou volbu komunikace pro různé průmyslové sběrnice. WAGO-I/O-System 750 se za dobu deseti let od uvedení na trh velmi rozšířil co do počtu jednotlivých modulů (vstupně-výstupních i řídicích) i jeho aplikací v průmyslu a v budovách.

Modulární koncepce

Je zřejmé, že sériové průmyslové sběrnice pro své nesporné výhody nahradily paralelní vedení signálů k řídicím systémům i u nás. Je třeba zmínit, že WAGO-I/O-System 750 umožňuje libovolně kombinovat v jedné distribuované stanici binární a analogové I/O moduly s různými napěťovými úrovněmi (5 V, 24 V, 48 V, 120 až 250 V). Analogové moduly existují ve variantách pro připojení unifikovaných signálů (0/4 až 20 mA, ±10 V DC, 0 až 10 V AC/DC, 0 až 1 A, tenzometry pro vážení), ale také pro přímé připojení odporových čidel teploty (Pt100, Pt1000, Ni100, Ni1000 apod.) a pro všechny typy termoelektrických článků (J, K, B, E, N, R, S, T, U, L). Navíc je možné ke stanici připojit moduly se speciálními funkcemi (RS-232, RS-485, SSI, AS-i, MP-Bus, EnOcean, Bluetooth atd.).

Obr. 1.

Obr. 1. WAGO-I/O-System 750

Na obr. 1 je znázorněna sestava WAGO-I/O-System 750. Jednotlivé moduly jsou barevně odlišeny podle funkce: binární vstupy – žlutá, binární výstupy – červená, analogové vstupy – zelená, analogové výstupy – modrá, ostatní moduly – průhledná. Každý modul má ještě pro každý kanál indikaci stavu sepnutí (zelená LED) a u analogových proudových smyček indikaci přetížení, rozpojení nebo zkratu (červená LED).

Od uvedení na trh v roce 1995 přibylo do sortimentu množství I/O modulů, např. čtyřkanálové verze analogových modulů a osmikanálové verze binárních modulů, moduly pro připojení signálů z výbušného prostředí, bezpečnostní moduly Profisafe, AS-interface, MP-Bus, EnOcean, DALI/DSI atd.

Vybraná sestava I/O modulů je podle konkrétních požadavků aplikace pro všechny průmyslové sběrnice stejná, až na závěr si může zákazník určit, jaký komunikační modul použije. Komunikační moduly jsou vyráběny pro sběrnice Profibus-DP nebo FMS, Interbus, DeviceNet, Modbus, CANopen, CAL, SDS, II/O-Lightbus, LON, CC-Link, Ethernet a Firewire. Nezávislost připojení I/O signálů zaručuje i možnost výměny komunikačních modulů při přechodu na jiný komunikační standard, na sběrnice ať již v současnosti vyráběné či v budoucnu nově vyvinuté. Letos bude uveden na trh komunikační modul pro Profinet (obr. 2).

Obr. 2.

Obr. 2. WAGO-I/O-System 750 pro Profinet (switch – přepínatelný rozbočovač)

V připojení k průmyslovým sběrnicím nastala největší změna při představení programovatelných komunikačních modulů v roce 1999, kdy byly do dosavadního pouzdra přidány šestnáctibitový procesor, 128 kB paměti pro program a 64 kB paměti pro data. Od této chvíle se začal používat WAGO-I/O-System 750 i pro přímé řízení, zatímco dřívější komunikační moduly vždy sloužily jen jako distribuované vstupy a výstupy nadřazenému řídicímu systému.

WAGO-IO-System 750 je vyráběn pro teplotní rozsah okolí od 0 do +55 °C, nyní jsou však k dispozici také verze pro teplotní rozsah –20 až +60 °C.

Komunikační moduly

Komunikační moduly jsou vždy na první pozici dané stanice řady 750. Komunikační modul se vybírá podle nadřazeného řídicího systému, kterému poskytuje technologické vstupy a nastavuje výstupy. Tímto řešením se podstatně sníží nároky na kabelové rozvody a usnadní případné budoucí rozšíření. Další technologický celek se k další stanici připojí pomocí průmyslové sběrnice (obvykle dva až pět vodičů), která propojuje zařízení od různých výrobců jednotným systémem.

Programovatelné komunikační moduly

Řada WAGO-I/O-System 750 byla o programovatelné komunikační moduly (PFC – Programmable Fieldbus Controller) rozšířena v roce 1999. PFC řídí připojené vstupy a výstupy a navíc ještě může komunikovat s nadřazeným systémem. Programuje se pomocí softwaru WAGO-I/O-PRO CAA (Codesys Automation Aliance), který odpovídá standardu IEC 61131-3 (Programovatelné řídicí jednotky – Část 3: Programovací jazyky). Z této normy je implementováno všech pět programovacích jazyků: IL – jazyk mnemokódů, LD – programování pomocí kontaktního schématu („reléové“ schéma), FBD – programování pomocí funkčních bloků, ST – strukturovaný text (obdoba jazyka Pascal) a SFC – programování pomocí sekvenčního přechodového diagramu. Software WAGO-I/O-PRO CAA umožňuje on-line monitorování v kódu, simulaci běhu programu, vizualizaci a automatickou deklaraci proměnných. Simulace zde znamená možnost spouštění napsaných programů bez nutnosti fyzického propojení s PFC. Tím je umožněno odladění programu v kancelářském prostředí bez hardwaru. Integrované funkce pro ladění (debugging) programu, jako jsou nastavení zarážek (breakpoints) nebo vykonání jen jednoho kroku nebo cyklu, usnadňují hledání chyb při programování.

PFC se používají především v distribuovaných řídicích systémech, ale lze je použít i jako samostatný řídicí systém. V prvním případě jde o uvedení technologie do bezpečného stavu při přerušení komunikace s nadřazeným systémem nebo o lokální řízení a předzpracování signálů, které zmenšuje objem přenášených dat, odlehčuje komunikaci a zrychluje odezvy celého řídicího systému. Ve druhém případě je možné použít programovatelný komunikační modul jako samostatné PLC, u kterého je v rezervě nepoužité komunikační rozhraní. Programovat jej lze pomocí RS-232 (diagnostické rozhrání) nebo na dálku prostřednictvím sběrnice, např. Ethernet.

Programovatelný komunikační modul může nahradit komunikační moduly v již existujících aplikacích řady WAGO-I/O-System 750. Je to dáno jeho plnou kompatibilitou. Zde se ukazují výhody celého řešení, kdy I/O moduly zůstávají stejné a vymění se jen komunikační modul.

Ethernet

Dominantní roli v oblasti samostatných řídicích systémů hrají u firmy WAGO programovatelné komunikační moduly pro Ethernet. V současné době je k dispozici 32bitový procesor s 512 kB paměti pro program a 256 kB pro data. Silnou stránkou tohoto modulu je také integrovaný webový server s 1 MB paměti. Nikdy v minulosti nebylo tak snadné dostat technologická data do PC, potažmo na internet, přičemž k jejich prohlížení stačí standardní internetový prohlížeč. Jednotlivé stanice mezi sebou komunikují např. protokolem Modbus TCP/IP. Údaje mezi libovolnými stanicemi se přenášejí na základě jejich IP adresy, a tudíž je omezení prostoru, kde se mohou stanice vyskytovat, dáno jen dostupností internetu. Nejčastější použití programovatelných komunikačních modulů pro Ethernet je při automatizaci budov, při sledování výrobních procesů a u jednoduchých výrobních strojů s propojením na zobrazovací panely či PC.

IPC – průmyslové PC

Firma WAGO připravila rozšíření WAGO-I/O-System 750 o průmyslové PC, které využívá přímo všechny I/O moduly řady 750 (viz titulní strana). IPC je vybaveno procesorem Geode 266 MHz, kompatibilním s Pentium MMX, s 32 MB RAM a 32 MB paměti flash. Široké komunikační možnosti zahrnují R3-232, dvě rozhraní USB, grafické rozhraní DVI, dvě rozhraní pro Ethernet a rozhraní pro průmyslové sběrnice Profibus-DP, DeviceNet a CANOpen. Na I/O-IPC jsou přímo integrovány dva izolované vstupy a dva výstupy a čtečka paměťových karet Compact Flash, která umožňuje obrovské rozšíření paměti. IPC může fungovat jako řídicí stanice jednotlivých sběrnic. Programuje se stejně jako PFC v prostředí WAGO-I/O-PRO CAA podle normy IEC 61131-3. Tím je zaručena přenositelnost programu z již používaných typů řídicích systémů od firmy WAGO.

Speciální I/O moduly

V úvodu již byly zmiňovány nové I/O moduly, které dále rozšiřují či zlevňují automatizační úlohy v průmyslu nebo v řízení technického vybavení budov.

Obr. 3.

Obr. 3. Bezpečnostní modul Profisafe

Do novinek pro průmysl patří řídicí modul (master) sběrnice AS-interface. Pomocí tohoto modulu je možné do stanice zakomponovat snímače a akční členy, které komunikují pomocí AS-interface. Řídicí modul AS-i může být připojen k libovolnému komunikačnímu nebo programovatelnému modulu. Sběrnice se konfiguruje prostřednictvím diagnostického rozhraní stanice v programu WAGO-I/O-Check.

Pro bezpečné aplikace v průmyslu jsou k dispozici moduly Profisafe (obr. 3). Vstupně-výstupní moduly jsou vždy zdvojené, aby bylo možné vyhodnotit chybu. Moduly jsou připojeny ke komunikačnímu modulu Profibus, který disponuje profilem Profisafe. Pro to, aby bylo možné na jedné sběrnici společně přenášet standardní a bezpečné I/O, musí být nadřazený řídicí systém také vybaven profilem Profisafe.

Pro prostředí s nebezpečím výbuchu je nyní k dispozici modul pro přímě připojení odporových senzorů teploty. Moduly pro prostředí s nebezpečím výbuchu jsou vyráběny ve spolupráci s firmou Bartec, která patří v této oblasti k předním výrobcům.

V oblasti automatizace budov je nabídka rozšířena o řídicí modul (master) sběrnice MP-Bus, kterou používá firma Belimo pro komunikaci se svými ventily. K modulu MP-Bus Master lze připojit až osm ventilů se senzory teploty. Připojení ventilů a teplotních čidel je mnohem snazší (méně vodičů) a lacinější (odpadnou analogové vstupy a výstupy).

Obr. 4.

Obr. 4. WAGO-I/O-SYSTEM 753 – konektorové připojení

Další sběrnicí používanou v oblasti automatizace budov je sběrnice DALI, která je určena k nahrazení staršího a dražšího způsobu řízení stmívání osvětlení signálem 1 až 10 V. WAGO sleduje tento trend a nabízí hardwarové a softwarové řešení pro integraci sběrnice DALI do systémů managementu budov. Nový modul DALI Master pro WAGO-I/O-System 750 je I/O modul šířky 24 mm, který je možné připojit k libovolnému programovatelnému komunikačnímu modulu řady 750, např. Ethernet či LonWorks. DALI master může řídit až 64 řízených zařízení (slave). Řízeným zařízením může být libovolné elektronické zařízení, ale převážně jsou to zařízení pro řízení osvětlení (elektronické předřadníky).

Bezbateriový rádiový systém EnOcean je navržen pro bezdrátové propojení spínačů v budovách. Firma WAGO nabízí přijímač pro EnOcean, který umožňuje přijmout sto signálů z různých zařízení.

WAGO-I/O-System 753

Jako rozšíření řady 750 byl uveden na trh WAGO-I/O-System 753, který využívá prověřenou spolehlivost řady 750 a umožňuje připojení vodičů konektory (obr. 4). Při výměně modulů nemohou být nechtěně přehozeny připojené vodiče. Je možné použít i kódovací kolíčky, které zabraňují přehození konektorů mezi jednotlivými moduly.

Shrnutí

Cílem tohoto článku bylo seznámit čtenáře s koncepcí modulárního systému WAGO-I/O-System 750, který se díky své modulárnosti může stále vyvíjet, a tudíž uspokojovat potřeby současných a budoucích aplikací. Také cenové relace tohoto systému, které si lze stejně jako doplňující technické informace vyžádat na adrese uvedené na str. 1, zájemce určitě příjemně překvapí.

Ing. Ondřej Dolejš,
WAGO Elektro, spol. s r. o.

WAGO Elektro, spol. s r. o.
Nad Lesem 21
147 00 Praha 4
tel.: 261 090 142
fax: 261 090 144
e-mail: ondrej.dolejs@wago.com
http://www.wago.com