Systemy PC-based - znacznie więcej niż sterowniki

Fot. 1. Kompaktowy kontroler do pomieszczeń BC9191 z możliwością modułowej rozbudowy

Rozwiązania takie jak omawiane stosowane mogą być wszędzie tam, gdzie wymagana jest możliwość łatwej integracji z różnymi urządzeniami i wymiany danych z nadrzędnymi systemami IT, a także programowania wysokiego poziomu przy jednoczesnym zachowaniu zgodności z językami typowymi dla klasycznych sterowników programowalnych.

Opisane poniżej kontrolery sieciowe i komputery embedded są urządzeniami modułowymi, które mogą być łatwo rozszerzane dowolnymi układami we/wy z oferty firmy Beckhoff. Jednocześnie dostarczane z nimi oprogramowanie TwinCAT, które występuje również w wersji PLC/NC, zapewnia możliwość projektowania oraz uruchamiania nawet złożonych układów sterowania.

OBSZARY ZASTOSOWAŃ

Systemy PC-based znacznie rozszerzają możliwości aplikacyjne sterowników programowalnych. Mogą one być wykorzystywane m.in. w aplikacjach mechatronicznych - zautomatyzowanych piłach, systemach montażowych, maszynach do cięcia papieru i przetwarzania metali, systemach pakujących, automatach montażowych, itd.

Znajdują także zastosowanie w technologiach procesowych (generowanie energii, logowanie zużycia mediów, aplikacje w sektorze wodociągowo-kanalizacyjnym), automatyce budynkowej (sterowanie parametrami instalacji w pomieszczeniach, kontrola dostępu) i wielu innych dziedzinach.

KONTROLERY SIECIOWE BC I BX

Fot. 2. Kontrolery sieciowe z serii BC oraz BX

Podstawową grupę urządzeń mogących stanowić platformę sprzętową małej i średniej wielkości rozwiązań sterowania stanowią moduły z serii BC i BX. Zawierają one układy CPU, które mogą się komunikować z ponad kilkuset różnymi modułami I/O dostępnymi w ofercie Beckhoffa, pełniąc funkcję autonomicznych sterowników PLC programowanych zgodnie z normą IEC 61131-3. Omawiane moduły mogą również zapisywać, przetwarzać i przesyłać do systemów nadrzędnych dane zarejestrowane lokalnie.

Urządzenia z serii BC i BX różnią się od siebie wielkością pamięci, interfejsem operatora (wyświetlacz, przyciski) i wbudowanymi złączami. Moduły występują w wersjach z interfejsami do sieci Profibus, CANopen, DeviceNet, Ethernet oraz do sieci szeregowych, a także, co dotyczy tylko kontrolerów typu BC, w standardach: Lightbus, Interbus oraz Modbus.

W omawianym zakresie w szczególności można wskazać na nowy kontroler do pomieszczeń BC9191, który zarówno ma zintegrowane we/wy (m.in. 5 różnego rodzaju wejść analogowych i dwa wyjścia analogowe, 3 wejścia cyfrowe, 6 wyjść do podłączania odbiorników 230 V_AC oraz dwuportowy switch ethernetowy), jak też rozszerzany może być modułowo. Wspiera też funkcje systemów automatyki budynkowej.

MODUŁOWE KOMPUTERY PRZEMYSŁOWE Z SERII CX

Fot. 3. Seria CX20xx - najbardziej wydajne komputery przemysłowe Beckhoffa z procesorami Intel Core i7

CX to seria urządzeń embedded PC, które łączą funkcjonalność sterowników PLC z możliwościami komputerów przemysłowych. Instalowane są na szynie DIN i pełnić mogą zadania kontrolne w różnych średniej wielkości aplikacjach. Ponieważ urządzenia wyposażone są w różne interfejsy i dodatkowo rozszerzane z wykorzystaniem modułów we/wy, można łatwo utworzyć system precyzyjnie dopasowany do potrzeb użytkownika końcowego.

Rodzina produktów CX obejmuje szereg urządzeń różniących się wykorzystanymi procesorami, wielkością wbudowanej pamięci i wydajnością. Jej podstawę tworzą produkty z procesorami Intela - począwszy od kompaktowych wersji z układami Pentium i Celeron (seria CX10xx), poprzez komputery z procesorami Intel Atom (CX50xx) do jednostek z wielordzeniowymi, bardzo wydajnymi Intel Core i7 (CX20xx). Dostępne są też kontrolery ethernetowe z energooszczędnymi procesorami ARM (seria CX90xx).

Urządzenia zróżnicowane są także pod względem innych parametrów - w szczególności wbudowanych interfejsów (Ethernet, porty szeregowe, USB, DVI, czytniki kart pamięci). Moduły mają prosty interfejs użytkownika, cechują się standaryzacją wymiarów i, zależnie od typu, mogą również mieć zintegrowany układ zasilający.

Komputery pracują w szerokim zakresie temperatur - typowo od -20°C do 60°C lub nawet 80°C. Mogą one być dostarczane z preinstalowanym systemem operacyjnym Windows (w tym w wersji czasu rzeczywistego) oraz oprogramowaniem TwinCAT.

UNIWERSALNE MODUŁY KOMUNIKACYJNE

Cechą wyróżniającą omawiane w artykule urządzenia jest ich pełna kompatybilność z dowolnymi modułami we/wy w standardzie K-bus oferowanymi przez Beckhoffa. Niezależnie od tworzonego systemu i wykorzystywanego w nim sterownika, użytkownik może dobierać takie same moduły spośród kilkuset produktów dostępnych w ofercie firmy.

Zapewniają one możliwość komunikacji z użyciem większości wykorzystywanych w branży protokołów, w tym czasu rzeczywistego, sterowanie pracą urządzeń wykonawczych, komunikację z czujnikami, systemami wizyjnymi i innymi elementami systemów automatyki.

OPROGRAMOWANIE ZAPEWNIA ZGODNOŚĆ Z IEC 61131-3

Fot. 4. Oprogramowanie TwinCAT 3 zapewnia zgodność z normą IEC 61131-3 oraz możliwość wykorzystania programów napisanych w popularnych językach wysokiego poziomu

Tym, co tak naprawdę pozwala przekształcić platformę sprzętową w pełni funkcjonalny system sterowania, jest oprogramowanie TwinCAT. W wersji 2 oraz 3 zapewnia ono możliwość stworzenia sterownika logicznego zgodnego z normą IEC 61131-3, a więc programowanego dokładnie tak, jak klasyczne PLC.

Dodatkowo możliwe jest wykonywanie zadań typu motion, w tym obejmujących kontrolę wielu osi w czasie rzeczywistym. Wykorzystując urządzenia z serii CX10xx oraz CX50xx, można uruchamiać takie zaawansowane systemy sterowania ruchem jak: latająca piła, elektroniczna przekładnia oraz elektroniczna krzywka.

Ponieważ komputer przemysłowy stanowi również środowisko pracy systemu SCADA i może gromadzić dane historyczne, możliwe jest tworzenie w pełni kompaktowych, a jednocześnie wydajnych systemów sterowania i wizualizacji pracy maszyn oraz instalacji technologicznych.

Beckhoff Automation Sp. z o.o.
www.beckhoff.pl