System sterowania klasy Midrange firmy Rockwell Automation - nowa funkcjonalność w atrakcyjnej cenie

Fot. 1. Elementy systemu sterowania midrange

Sercem systemu jest nowoczesny kontroler PAC oparty na wydajnym procesorze zapożyczonym z platformy ControlLogix L7. Nowością są zmodernizowane jednostki centralne CompactLogix L2 i L3 oraz zupełnie nowa jednostka L1. Dostosowane są one do różnych zadań sterowania i systemów o różnych wielkościach. Oprócz zwiększonej trzykrotnie mocy obliczeniowej każdy z procesorów ma zintegrowany podwójny port komunikacyjny EtherNet/IP z funkcją DLR (Device Level Ring) oraz uniwersalny port USB.

ZUNIFIKOWANA KOMUNIKACJA I PROGRAMOWANIE

Fot. 2. Kontroler PAC CompactLogix 1769-L1

Sieć EtherNet/IP wykorzystywana jest typowo do obsługi rozproszonych układów we/wy, napędów czy wymiany danych z systemami nadrzędnymi typu SCADA - np. FactoryTalk View. Jej dynamiczny rozwój i implementacja nowych funkcjonalności takich jak CIP Motion i CIP Safety pozwala obecnie na zintegrowanie w jednej jednostce centralnej dodatkowych rodzajów sterowania.

W dotychczasowych systemach sterowania funkcje pozycjonowania pełniły dedykowane kontrolery Motion, a zadania układów bezpieczeństwa niezależne sterowniki bądź układy przekaźnikowe. Teraz nowa funkcjonalność pozwala na obsługę tych zadań przez jeden kontroler PAC z rodziny CompactLogix za pomocą wbudowanego portu ethernetowego. W zależności od wersji kontrolera CompactLogix może obsłużyć do 16 skoordynowanych osi wspieranych przez funkcje kinematyczne.

Dodatkowo niezawodność sieci wspiera technologia DLR, która pozwala na tworzenie dowolnych topologii typu gwiazda, linia czy tak pożądany pierścień. Zaletą jest jej błyskawiczna rekonfiguracja i odbudowa ścieżki komunikacyjnej w czasie poniżej 3 ms dla topologii pierścienia. Ma to kolosalne znaczenie w układach bezpieczeństwa i pozycjonowania, gdyż pojedyncza awaria nie powoduje przerwy komunikacyjnej i zatrzymania układu, co ma przełożenie na przestoje i straty produkcyjne.

Jeden kontroler to także jeden pakiet narzędziowy. Jest nim Studio 5000 służące do konfiguracji całego układu wraz ze wszystkimi urządzeniami sieciowymi takimi jak we/wy lokalne i zdalne, układy napędowe, serwonapędy i wiele innych urządzeń pracujących w standardzie EtherNet/IP. Poza konfiguracją ten sam pakiet pozwala nam na diagnostykę i tworzenie logiki.

Korzyści wynikające z tego rodzaju podejścia do sterowania są nieocenione. Inżynierowie i obsługa muszą być przeszkoleni tylko z jednej platformy sprzętowej i narzędzia, co daje wymierne efekty w kosztach. Dodatkowo standaryzacja na jednej platformie sterowania pozwala producentom i użytkownikom maszyn utrzymywać mniej części zamiennych.

MIDRANGE TO RÓWNIEŻ NAPĘDY

Fot. 3. Serwonapęd serii Kinetix 5500

System sterowania midrange to nie tylko PAC CompactLogix. Wraz z wprowadzeniem nowych jednostek pojawiły się dodatkowe urządzenia zwiększające zakres jego stosowania. Są to napędy PowerFlex 525, przełączniki zarządzalne Stratix 5700 i serwonapędy Kinetix 5500. Wszystkie te elementy wkomponowują się w koncepcję zintegrowanej architektury i sieci EtherNet/IP.

Serwonapędy Kinetix 5500 to nowa gama napędów o zakresie mocy do 15 kW w pełni sterowanych po sieci EtherNet/IP CIP Motion. Urządzenia są konfigurowane i programowane z wykorzystaniem wspomnianego wcześniej pakietu Studio 5000. Dodatkowo rewolucyjna technologia jednego kabla pozwala na kolejne oszczędności - teraz zamiast dwóch kabli zasilania i sprzężenia zwrotnego mamy jeden pełniący obie te funkcje. Dzięki temu układ jest prostszy i szybszy w instalacji.

Omawiany napęd wyposażony jest w funkcję bezpiecznego wyłączenia momentu Safe Torque Off, co zwiększa bezpieczeństwo i możliwość szybszego ponownego uruchomienia procesu produkcyjnego. Każdy z tych napędów ma wbudowany zdublowany port komunikacyjny EtherNet/IP z funkcją DLR zwiększającą niezawodność sieci i upraszczającą jej topologię.

Systemy serwonapędów klasy Kinetix oparte na sieci EtherNet/IP uzupełnia rewolucyjny w swej konstrukcji enkoder CIP Motion. Urządzenie to bezpośrednio komunikuje się w sieci EtherNet/IP i traktowane przez system jako oś skoordynowana. Zaleta to możliwość wykorzystania wbudowania instrukcji "motion" np. do koordynacji pozycji osi pomocniczej i fizycznej. Dodatkowo znika ograniczenie odległości, w jakiej powinien być zabudowany enkoder. Sieć pozwala wydłużyć ją do 100 metrów, a nawet zwielokrotnić. DLR to także funkcja standardowa w tym urządzeniu, dzięki czemu wkomponowuje się je w dowolną topologię sieci - np. w pierścień.

KOMUNIKACJA ETHERNETOWA

Fot. 4. Enkoder CIP Motion z serii 842E-CM

Producenci OEM muszą często zapewniać możliwość podłączenia maszyn do sieci zakładowej. Niesie to za sobą wiele zagrożeń i problemów często nie do przejścia, jak np. dostosowanie się do wymogów narzuconych przez działy IT. Przykładem może być chociażby dostosowanie adresacji IP lub brak wystarczającej puli adresowej. Z pomocą przychodzi tutaj przełącznik zarządzany rodziny Stratix 5700 oparty na technologii Cisco. Zapewnia on wysokie osiągi przełączania i upraszcza integrację z infrastrukturą. Jednocześnie wykorzystanie systemu operacyjnego Cisco zapewnia łatwą integrację przez działy IT sieci przemysłowych z sieciami zakładowymi.

Urządzenie występuje w wersjach od 6 do 20 portów. Dodatkowo implementacja w tych przełącznikach protokołu CIP pozwala na traktowanie takiego urządzenia przez kontroler PAC jak karty we/wy. Wiąże się z tym również możliwość obsługi i konfiguracji z pakietu Studio 5000. Nowością jest także funkcja NAT (Network Adres Translation) zabudowana w tych urządzeniach. Pozwala ona bez zmiany adresacji IP urządzeń sterowania na wpięcie w sieć zakładową zgodnie z pulą adresów uzyskanych od działu IT.

PODSUMOWANIE

Fot. 5. Przełącznik zarządzany Stratix 5700

Rockwell Automation wprowadzając do zintegrowanej architektury system Midrange, pozwala konstruktorom i programistom zmniejszyć koszty i złożoność układu sterowania. Mniejsza liczba urządzeń, ale za to bardziej uniwersalnych, to uproszczenie projektu i aplikacji. Wspólne środowisko i baza zmiennych dla wszystkich rodzajów sterowania to znaczne skrócenie czasu i ograniczenie wysiłku programisty na połączenie ze sobą elementów układu.

Bogata oferta kontrolerów PAC pozwala na dostosowanie platformy sprzętowej do potrzeb aplikacji i jednoczesną optymalizację kosztów instalacji. Elastyczna platforma zapewnia większą konkurencyjność i szybszy czas wdrożenia. Dla użytkowników końcowych zastosowanie systemu Midrange przekłada się na oszczędności w eksploatacji, mniejszy magazyn części zamiennych, mniejszą liczbę niezbędnych szkoleń. Dodatkowo uniwersalność i wielozadaniowość pozwalają na rozbudowę o nowe funkcje i nadążanie za zmieniającymi się potrzebami rynkowymi.

Rockwell Automation
pl.rockwellautomation.com