eng
Выпуск #5/2010
И.Романова.
Сетевые решения компании Omron для промышленной автоматизации
Сетевые решения компании Omron для промышленной автоматизации
Просмотры: 5491
Компания Omron Electronics (Япония) – ведущий производитель высокотехнологичных электронных устройств и решений для различных прикладных областей применения. Одним из основных подразделений компании является Отделение промышленной автоматизации, которое работает на всех континентах, включая Европу. Основная задача этого отделения – создание устройств и систем для автоматизации и специализированных экспертных решений для любой отрасли промышленности. Линейка продукции Omron включает в себя: оборудование для автоматизации производства (системы управления), датчики и системы безопасности, мехатронику и приводы, промышленные компоненты и системы технического зрения. Компания Omron имеет представительство в России – ООО "Омрон Электроникс".
Системы автоматизации обеспечивают аппаратный ввод-вывод данных, их логическую обработку и координацию логических промышленных процессов в рамках задачи одного участка или производства в целом. Именно эти системы создают взаимодействие всех датчиков с исполнительными элементами объектов промышленной автоматики.
Системы автоматизации могут использовать различные стандарты среды передачи данных между элементами автоматики –в зависимости от конкретного вида промышленной сети: последовательный интерфейс с различными протоколами передачи данных (например, ModBus), специализированные высокоскоростные сети типа DeviceNet, ProfiBus и т.п. При этом, безусловно, все используемые элементы автоматики должны поддерживать выбранную для проекта промышленную сеть.
Для подключения к промышленной сети элементов автоматики (например, реле, сервоприводов, датчиков и др.) применяют устройства ввода-вывода, которые адаптируют аналоговые, цифровые и дискретные сигналы к стандартам передачи информации в данной сети (протоколам).
Для связи периферийных устройств или логических контроллеров с персональными и центральными компьютерами с целью программирования и визуализации также могут использоваться такие широко распространенные интерфейсы передачи данных, как USB и Ethernet.
Оборудование для систем автоматизации можно разделить на три функциональные группы:
программируемые логические контроллеры (ПЛК);
промышленные сети ввода-вывода;
интерфейсы программирования/визуализации.
Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Задача промышленной сети – организовать физическую и логическую связь датчиков с системным интеллектом, роль которого выполняют ПЛК или промышленные компьютеры таким образом, чтобы информация с этого уровня была доступна общезаводской информационной системе.
Иными словами, сеть используют для передачи данных; настройки, ввода в эксплуатацию и диагностики оборудования АСУ ТП; питания датчиков и исполнительных механизмов; передачи данных между датчиками и исполнительными механизмами без участия центрального контроллера; связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня; связи между контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса (операторскими системами).
В промышленных сетях для передачи данных применяют кабели, оптоволоконные линии, беспроводную связь. Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.
Промышленные сети должны полностью удовлетворять требованиям потребителей по модульности, надежности, защите от внешних помех, простоте в построении, монтаже и программировании логики работы.
Сегодня существуют десятки разнообразных промышленных сетей. Рассмотрим только те из них, которые поддерживаются продукцией компании Omron.
Промышленные сети
Все промышленные сети, поддерживаемые оборудованием компании Omron, можно разделить на две большие группы.
Первая группа – это сети информационного уровня и уровня управления (рис.1). Назначение сетей этого уровня – обмен данными между контроллерами и/или персональными компьютерами с программным обеспечением верхнего уровня (SCADA, MES, ERP и т.п.). Все узлы в таких сетях, как правило, одноранговые. К сетям этой группы относятся Ethernet FINS, Ethernet/IP и Controller Link. В простых системах, не требующих больших объемов передаваемых данных, возможно использование последовательных интерфейсов RS-232, RS-422/485 со специальными протоколами: ToolbBus, HostLink, PC Link.
Вторая группа сетей – это сети полевого уровня (см. рис.1) для организации распределенных систем управления с применением удаленного ввода-вывода. Для них характерна двухранговая структура, т.е. к ведущему узлу в сети (мастеру) подключаются до нескольких десятков ведомых (подчиненных) узлов. Компания Omron поддерживает широкий спектр сетей – как открытых, например DeviceNet, ProfiBus-DP, Profinet-IO, CANopen, так и закрытых – CompoBus/S. К этой же группе относятся специализированные сети для управления движением.
Компания Omron разработала собственный протокол FINS (Factory Intelligent Network Service), который обеспечивает доступ ко всем уровням системы управления: контроллерам, интеллектуальным полевым устройствам, связанным между собой различными типами сетей. Прозрачность сетевого обмена данными – одно из важнейших преимуществ при построении систем управления на основе протокола FINS.
Современная архитектура сетей Omron базируется на протоколе CIP (CIP – Common Industrial Protocol – общий промышленный протокол). Реализованные в этом протоколе функции циклического и ациклического обмена данными обеспечивают быстроту реакции по входам-выходам и достоверную доставку сообщений для настройки параметров и оперативного контроля интеллектуальных полевых устройств в режиме реального времени. Применение сетей на основе CIP также позволяет реализовать прозрачный межсетевой обмен данными между всеми уровнями системы управления без специальных таблиц маршрутизации сетевых пакетов.
Omron CompoBus/S
Протокол CompoBus/S – это разработка фирмы Omron. Сеть представляет собой двух- или четырехпроводную линию с ответвлениями и терминалами ввода-вывода. Опрос 32 узлов происходит менее чем за 0,5 с. CompoBus/S допускает работу с аналоговыми сигналами. Широкий набор терминалов позволяет построить распределенную систему управления локальными участками за минимальное время с максимальной эффективностью. Мастер-модули CompoBus/S имеются во всех типах контроллеров Omron.
Основные характеристики сети CompoBus/S: подключение – до 32 узлов; скорость передачи данных – до 750 Кбод; расстояние коммуникационного обмена – до 500 м; количество точек ввода-вывода – до 256; время опроса узлов сети – до 0,5 мс; широкий набор терминалов ввода-вывода; терминалы связи с датчиками; поддержка аналоговых сигналов.
Omron Controller Link
Controller Link – сеть информационного уровня реального времени, основанная на закрытом протоколе компании Omron.
Коммуникационные модули Controller Link имеют независимый процессор, и передача данных (Data Link) возможна даже при остановленной программе. Существует и другой способ передачи информации – сообщения (Message Service). Этот способ позволяет связывать различные инструментальные средства из набора программ, входящих в CX Automation Suite, с контроллером для его программирования, конфигурирования и т.д. Data Link – очень удобное и быстрое средство передачи больших объемов данных (до 12000 слов, 2 Мбит/с) между узлами одного сегмента сети в реальном времени.
Основные характеристики сети Controller Link: скорость передачи: 500–2000 Мбит/с; витая пара или оптоволокно; длина сети: витая пара – 1 км, оптоволокно – 30 км; число узлов в сегменте сети – 32; протокол FINS; поддерживаемые контроллеры: CS1, СJ1, CQM1H, С200 Alpha, CV; доступны платы Controller Link для ПК (ISA и PCI).
Omron DeviceNet
DeviceNet – это современная промышленная сеть передачи данных, обеспечивающая простое и удобное объединение разнообразных устройств и дистанционное управление ими (рис.2). Протокол сети DeviceNet является промышленным стандартом и открыт для многих производителей оборудования.
Существует два типа коммуникационного обмена:
дистанционный обмен данными, которые автоматически передаются между блоками центрального процессора и ведомыми модулями без какого-либо специального программирования в блоке центрального процессора;
обмен сообщениями, при котором происходит чтение/запись сообщений, управление работой или выполняются другие функции ведущих модулей и блоков ЦПУ. Обмен сообщениями происходит с использованием специальных инструкций SEND, REСV, СMND и IOWR.
Выбрав пакет конфигурирования сети DeviceNet, заказчик получает возможность подключать оборудование других производителей, а также использовать дополнительные функции: гибкое распределение областей ввода-вывода; подключение к одной сети нескольких мaстер-модулей; установку нескольких мaстер-модулей в один программируемый контроллер.
Основные характеристики Omron DeviceNet: возможность подключения – до 64 узлов; скорость передачи данных – до 500 Кбод/100 м; длина сети – до 500 м; количество точек ввода-вывода – до 32000; наличие терминалов дискретного и аналогового ввода-вывода; удаленные специальные модули; возможность "горячего" подключения-отключения модулей; поддерживаемые контроллеры: CS1, CJ1, CP1, CV, С200 alpha.
DeviceNet Safety
Компания Omron входит в число немногих компаний, которые применяют современные сетевые технологии в системах безопасности и создают системы с категориями безопасности 4 (EN 954-1) и SIL 3 (IEC 61508).
Особенности систем безопасности DeviceNet:
наличие импульсных выходов для обнаружения перекрестных помех и короткого замыкания;
смешанный режим работы терминалов безопасности DeviceNet. Все входы и выходы можно использовать как для систем безопасности, так и для компонентов системы управления. Если входы-выходы используются для систем безопасности, целостность системы обеспечивает контроллер сети безопасности. Кроме того, полностью поддерживаются дополнительные функции, такие как подсчет операций, определение времени пребывания систем во включенном состоянии и времени наработки;
наличие функции контроля тока за счет специализированного тестового выхода удаленных терминалов.
Беспроводной DeviceNet
Встречаются ситуации, когда применение обычных кабельных сетей непрактично, их обслуживание затруднено или вообще невозможно, либо они подвергаются сильным механическим нагрузкам. К таким объектам относят различные движущиеся тележки, краны, переносные технологические пульты и т.п. В этом случае задача управления оборудованием стационарной системой решается с помощью устройств беспроводной связи.
Модуль WD30 (рис.3) позволяет реализовать канал обмена данными "ведущий-ведомый" для 63 (максимум) подсетей DeviceNet. Также модуль WD30 способен непосредственно управлять ведомыми модулями беспроводного ввода-вывода WT30. Для того чтобы к удаленным входам-выходам беспроводной сети можно было обращаться напрямую, а не через сеть DeviceNet, существует специальная модель модуля WT30 с последовательным портом для обмена по протоколу Compoway/F. Устройства WD30 можно применять как ретрансляторы для увеличения расстояния между движущимся механизмом и ведущим устройством: до 240 м при использовании не более трех ретрансляторов.
Сеть Omron Ethernet
Открытая сеть Ethernet поддерживается контроллерами Omron посредством соответствующих коммуникационных модулей, работающих по различным протоколам. Настройка параметров сети Ethernet производится с помощью пакета CX-One и отличается простотой и удобством.
Основные характеристики сети: скорость передачи –100 Мбит/с; поддерживаемые протоколы – TCP/IP, UDP/IP, SMTP, SNTP FTP, FINS (возможно написание собственных протоколов поверх TCP или UDP); поддерживаемые контроллеры – CS1, CJ1, CP1, CV, С200 alpha.
Сеть Ethernet/IP
Сегодня на рынке промышленной автоматизации представлено множество промышленных протоколов на базе сети Ethernet. Это Ethernet/IP, Modbus/TCP, ProfiNet, EtherCAT, Sercos и многие другие. Среди них – стандарт Ethernet/IP, который выгодно отличается своей открытостью (поддерживающая организация – Open DeviceNet Vendor Association, ODVA) и поддерживается большинством ведущих производителей оборудования для автоматизации промышленности, в том числе Omron (Rockwell Automation, Schneider Electric, WAGO, Cisco и др.).
Etherent/IP базируется на коммуникационном протоколе CIP, а значит – обеспечивает прозрачность коммуникаций с другими сетями на основе CIP, например DeviceNet и CompoNet.
Сеть Ethernet/IP проста и доступна, поскольку совместима со всем стандартным оборудованием Ethernet (переключатели, сетевые платы ПК и т.д.).
Среди оборудования Omron для сети Etherent/IP следует отметить коммуникационные модули для модульных контроллеров серий CS1 (рис.4) и CJ1, новейшие модули ЦПУ CJ2 со встроенным портом Etherent/IP (рис.5), а также панели оператора серии NS со встроенным портом Etherent.
Использование сети Ethernet/IP в системах управления позволяет просто и быстро настраивать обмен данными между несколькими контроллерами через таблицы логических связей (Data Link) со временем обновления данных от 0,5 мс, обеспечивает доступ к данным через символьные имена (теги) вместо абсолютных адресов и т.д. Возможна интеграция систем управления с контроллерами различных производителей, поддерживающих этот сетевой стандарт.
Беспроводной Ethernet
Для беспроводного доступа для сети Ethernet компания Omron выпускает специальные устройства – модули WE70, работающие по стандарту беспроводной связи IEE802.11 a/b/g. К ведущему устройству можно подключать до 63 узлов (клиентов) на расстоянии до 60 м внутри помещения (в зависимости от условий работы).
Сеть Profibus-DP
ProfiBus – наиболее динамично развивающаяся промышленная шина.
По мере того как использование шины ProfiBus расширяется, растет потребность в совместимых изделиях. Идеальным решением стало бы применение шины ProfiBus с существующими изделиями, однако встраивать соединения с шиной ProfiBus в такие изделия слишком дорого. Одним из решений является разработка интеллектуального шлюза шины ProfiBus. Таким образом, многие стандартные измерительные приборы, такие как температурные контроллеры, цифровые измерительные приборы, таймеры, счетчики и сервоприводы, могут подключаться к одной точке шины ProfiBus. В отличие от стандартного шлюза, поддерживающего только аппаратные преобразования, интеллектуальный шлюз может производить все преобразования протоколов, в которых единственными необходимыми данными в ведущем устройстве будут узел блока и адрес параметра. Интеллектуальный шлюз ProfiBus компании Omron PRT1-SCU11 допускает подключение всех изделий, оснащенных интерфейсом Compoway F, например температурных контроллеров и цифровых измерителей. Шлюз можно также настроить на использование в режиме HostLink, который обеспечивает подключение к ПК. Благодаря разработанным функциональным блокам настройка конфигурации производится простым перетаскиванием блоков мышью.
Сеть ProfiBus и оборудование для нее имеют следующие преимущества: широкую распространенность, высокое быстродействие, простоту установки, простоту настройки, всестороннее управление и контроль, компактную конструкцию, а для ведущих устройств – меньшую нагрузку на ЦПУ за счет независимой обработки при передаче данных.
Для интеграции в существующие системы компания Оmron разработала ведущие и ведомые модули ProfiBus DP для контроллеров серий СS1, CJ1, CP1, СQM1H и других. Если в сети ProfiBus DP применяются частотные регуляторы, необходима установка коммуникационных плат. Программы настройки CX-ProfiBus и CX-ConfiguratorFDT выгодно отличаются от аналогичных систем своим удобством и функциональностью.
CompoNet
Сеть CompoNet идеально подходит для объединения распределенных в пространстве датчиков и исполнительных механизмов и сочетает в себе простоту настройки, малое время реакции на уровне долей миллисекунды и интеллектуальный обмен сообщениями.
Надо сказать, что возросший уровень автоматизации производства привел к резкому увеличению количества датчиков, исполнительных устройств и других средств управления производственным оборудованием.
Эти приборы не обязательно относятся к "интеллектуальным" устройствам в современном смысле этого слова, однако это уже и не примитивные элементы для управления включением/выключением. Поэтому неудивительно, что необходимы настройка и контроль, скажем, нескольких сотен параметров.
Оптимальное подключение сотен таких устройств в сеть и высокоскоростной обмен данными между ними становятся серьезной проблемой при автоматизации. В рамках решения этой задачи в 2006 году Omron и ассоциация ODVA объявили о внедрении нового стандарта сети полевого уровня — CompoNet. CompoNet базируется на том же протоколе CIP, который используется в DeviceNet и EtherNet/IP. Поэтому CompoNet легко совместима с этими родственными ему технологиями и создает цельную картину промышленной сетевой архитектуры, эффективно перенося ее границы с уровня цехового оборудования на уровень датчиков/исполнительных устройств. Это значительно упрощает настройку, ввод в эксплуатацию и обслуживание систем автоматизации.
Быстрый обмен данными ввода-вывода и простая настройка сочетаются с возможностью прозрачного обмена сообщениями для связи с интеллектуальными устройствами полевого уровня.
Использование испытанного CIP-протокола на физическом уровне позволило создать сетевую платформу, идеальную как для управления внутри станка, так и распределения битовых станций ввода-вывода на больших площадях. Помимо объединения до 384 ведомых модулей ввода-вывода с гарантированным временем цикла менее 1 мс для тысячи дискретных входов-выходов, CompoNet обеспечивает передачу сообщений для конфигурации и мониторинга сложных полевых устройств.
Линейка продукции CompoNet компании Omron включает в себя ведущие модули для ПЛК серий CJ1 и CS1, удаленные модули ввода-вывода со степенью защиты IP20 (подробнее об этих модулях см. ниже), а также полный набор кабелей, разъемов, повторителей и программного обеспечения. При включении питания ведущий модуль автоматически начинает сканировать сеть, что позволяет настроить систему за несколько секунд.
Для детальной настройки, поиска неисправностей или техобслуживания имеется бесплатный программный пакет Omron, с помощью которого можно получить доступ ко всем устройствам, соединенным в сеть CompoNet. Для этого достаточно подключиться к ПЛК любым способом.
Линейка ведомых модулей CompoNet включает в себя многоточечные дискретные и аналоговые модули ввода-вывода, при этом так называемые "битовые модули" используются для разнесения точек ввода-вывода с небольшим количеством данных на большой площади, такой, например, как конвейер. Датчики могут быть напрямую подключены к ведомому модулю ввода-вывода без использования дорогостоящих разъемов и кабельных принадлежностей.
Для сегментов сети длиной до 500 м в качестве сетевого кабеля применима неэкранированная витая пара сечением 0,75 мм, а модули-повторители позволяют растянуть такую сеть CompoNet до 1500 м. Для быстрого и безошибочного соединения разработан специальный четырехпроводной уплощенный кабель, который также обеспечивает питание ведомых модулей и позволяет создавать сети свободной топологии.
Элементы этой системы быстрого соединения доступны как в базовом исполнении IP20, так и со степенью защиты IP54, что позволяет обеспечить создание сети в производственных условиях с повышенными влажностью или запыленностью.
Основные характеристики сети CompoNet:
высокая производительность – опрос 1000 входов-выходов менее чем за 1 мс, максимальное число узлов – 384;
простая настройка – автоматический выбор скорости, десятичная настройка адресов, отображение состояния;
легкая установка – ускоренное подключение проводов, гибкая топология, битовые модули;
встроенный интеллект – данные для предсказания неисправностей, интеллектуальная диагностика, прозрачный обмен CIP-сообщениями;
быстрый поиск неисправности – детальное определение ошибки, сегментация сети для изолирования сбоев.
Сеть Profinet-IO
Одна из последних разработок компании Omron – оборудование для организации ввода-вывода между ПЛК серий CJ1/CJ2 и удаленными устройствами по открытой промышленной сети на основе Ethernet – ProfiNet-IO (рис.6).
Преимущества использования сети ProfiNet-IO в системах управления:
высокая скорость обмена данными между контроллером ввода-вывода и удаленными станциями ввода-вывода: время цикла от 8 мс; время обновления для каждой станции ввода-вывода устанавливается отдельно;
интерфейсный модуль SmartSlice GRT1-PNT имеет встроенный двухпортовый коммутатор;
гибкая топология сети в зависимости от задачи: линейная, звезда, кольцо, смешанная; длина сегмента – 100 м. Для увеличения дистанции используется оптический кабель и соответствующее активное оборудование;
кольцевая топология подключения станций ввода-вывода для увеличения надежности на основе MRP – протокол резервирования среды; поддержка MRP встроена в интерфейсный модуль GRT1-PNT (MRP-клиент);
интерфейсный модуль GRT1-PNT поддерживает дублирование контроллера ввода-вывода, что делает систему управления более надежной (активный ПЛК + ПЛК в "горячем" резерве); предлагается к использованию готовый функциональный блок для организации дублирования контроллера ввода-вывода (автоматическое переключение ПЛК из "горячего" резерва в активное состояние при неисправности активного ПЛК);
замена интерфейсного модуля GRT1-PNT без программного обеспечения при использовании опционального концевого модуля GRT1-END-M с функцией памяти для хранения имени станции ввода-вывода;
контроллер ввода-вывода CJ1W-PNT21 поддерживает протокол FINS/UDP;
программное обеспечение для конфигурирования ProfiNet – CX-ConfiguratorFDT – входит в пакет ПО CX-ONE или доступно бесплатно на web-сайте компании Оmron; для конфигурирования устройств используется технология FDT/DTM.
В ближайшее время планируется выпуск модуля – контроллера ввода-вывода ProfiNet-IO для ПЛК семейства CS1, который, работая в системах с избыточным резервированием серии CS1D с поддержкой "горячей" замены модулей, делает их очень надежными и отказоустойчивыми, что в свою очередь позволяет применять сеть ProfiNet-IO на самых ответственных объектах.
Сеть CANOpen
Контроллеры Omron серий CS1, CJ, С200 могут работать с устройствами для распространенной сети CAN при помощи соответствующих интерфейсных модулей. Так как CAN – это низкоуровневый арбитражный протокол обмена сообщениями, реализованный в дешевых микросхемах, которые самые разные производители выпускают миллионными партиями, то для превращения его в полнофункциональный сетевой протокол необходимо дополнительно реализовывать его в программе контроллера. Модули CAN Omron поддерживают 11- и 29-битные идентификаторы CAN.
Сети управления движением
Отдельный класс задач, которые успешно решают современные системы автоматизации, – это управление приводами. Приводы являются неотъемной частью продукции машиностроения – станков, упаковочных, печатных и многих других типов машин.
В последние годы наметилась тенденция перехода от аналогового управления приводами к цифровому. Применение современных высокоскоростных сетей управления приводами сокращает время монтажа и настройки приводов и систем управления, делает управление более эффективным, выпускаемое оборудование – более производительным и т.д.
В качестве решения подобных задач Omron предлагает две сети для управления сервоприводами и преобразователями частоты: Mechatrolink-II и EtherCAT на основе Etherent. Сегодня сеть EtherCAT – самая быстрая, цикл управления по шине для 22 осей составляет всего 0,125 мс.
Чтобы оптимизировать процесс автоматизации, компания Omron разработала интеллектуальную платформу Smart Platform, представляющую собой простую автоматизированную среду обмена данными между всеми изделиями компании Omron, которые реализуют автоматическое управление. Эта архитектура позволяет заказчикам использовать нужные им изделия компании Omron, не беспокоясь об их взаимодействии, настройке и проблемах совместимости. Призванная упростить взаимодействие между устройствами, Smart Platform позволяет гармонично сочетать устройства сбора данных, управления, перемещения и регулирования. Концепция Smart Platform основана на трех основных компонентах: единая программная среда; прозрачная архитектура; возможность работы устройств сразу после подключения.
Системы автоматизации Omron помимо промышленных сетей включают в себя программируемые логические контроллеры, устройства удаленного ввода-вывода, человеко-машинные интерфейсы.
Программируемые логические лонтроллеры Omron
Все системы управления Omron отличаются качеством, надежностью и высоким техническим уровнем.
Omron предлагает компактные одноблочные ПЛК серии CP1 – для небольших систем, а также высокопроизводительный модульный ПЛК серии CJ1 и мощный ПЛК серии CS1 стоечного типа – для сложных ресурсоемких задач управления (рис.7).
Сегодня происходит замена контроллеров серии CJ1 на более новую и высокотехнологичную серию CJ2 с улучшенными характеристиками. При создании этих систем управления большое внимание уделялось высокой скорости выполнения операций и полной прозрачности функционирования. Системы управления Omron поддерживают "бесшовную" стыковку различных каналов связи для обмена данными как в пределах автоматизируемого оборудования, так и по всему предприятию в целом.
Контроллеры серий CJ1 и CJ2 – это основное семейство ПЛК Omron. Эти компактные и универсальные модульные контроллеры уже поддерживают такие сети на базе CIP, как CompoNet, DeviceNet, EtherNet/IP, и могут выполнять функции ведущего или ведомого устройства ProfiBus DPV1.
Для написания и отладки программ всех ПЛК Omron используется программный пакет CX-Programmer, который является частью CX-One – интеллектуального комплекта программного обеспечения автоматизации.
Человеко-машинные интерфейсы Omron
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) Omron – это безупречная чистота изображения и надежность. Более десяти лет Omron является ведущим поставщиком систем человеко-машинного интерфейса и высоконадежных промышленных терминалов с сенсорными экранами.
В ассортимент продукции человеко-машинных интерфейсов Omron входят усовершенствованные программируемые терминалы серии NS, базовые сенсорные терминалы серии NQ и терминалы серии NT с функциональными клавишами.
Omron производит монохромные и цветные экраны размером по диагонали от 4 до 15 дюймов с самыми широкими функциональными возможностями. Перечисленные ЧМИ Omron идеально сочетаются с программируемыми логическими контроллерами и сетями передачи данных.
Следует отметить промышленные персональные компьютеры Omron – Dyalox с диагональю экранов от 12 до 17 дюймов и системными блоками различной производительности. Они предназначены для решения самых сложных задач, связанных с визуализацией технологических процессов. Все Dyalox поставляются с предустановленной операционной системой Windows XP Embedded или Windows XP. Возможна поставка Dyalox cо SCADA-системой Omron CX-Supervisor.
Cистемы удаленного ввода-вывода
Сегодня постепенно изменяется концепция построения систем управления – наблюдается переход от централизованных систем с локальными входами-выходами и параллельным подключением полевых устройств к распределенным системам, в которых в составе центрального ПЛК присутствует набор ведущих модулей шин полевого уровня, а полевые сигналы собираются в удаленные станции ввода-вывода, подключенные к ведущим модулям посредством сетевых кабелей. Распределенная архитектура имеет ряд преимуществ по сравнению с централизованной, позволяя существенно сократить время на монтаж систем управления и расходы на кабели, соединяющие полевые устройства с входами-выходами контроллера, быстрее диагностировать и находить неисправности при выходе оборудования из строя и т.д. Эти преимущества особенно актуальны при автоматизации объектов с большой площадью территории (производственные цехи, склады, здания и т.п.) или требующих быстрого изменения конфигурации – специальные машины, конвейеры и т.д.
Тенденция развития промышленных сетей говорит о том, что в недалеком будущем появятся универсальные сети, которые будут охватывать оборудование как полевого, так и информационного уровней. С большой долей вероятности можно предполагать, что это будут сети на основе Ethernet.
Устройства удаленного ввода-вывода, выпускаемые компанией Omron, можно разделить на три группы: модульная система ввода-вывода SmartSlice, компактные (блочные) модули ввода-вывода, модули ввода-вывода полевого уровня с высоким классом защиты IP для жестких условий эксплуатации.
Модульная система ввода-вывода SmartSlice (серия GRT1)
Это самая компактная интеллектуальная система удаленного ввода-вывода на рынке. Из предлагаемой номенклатуры модулей дискретных и аналоговых входов-выходов и специальных модулей ввода-вывода можно создавать необходимые ведомые устройства сетей DeviceNet, ProfiBus-DP, CompoNet, ProfiNet-IO или Mechatrolink-II. Линейка модулей ввода-вывода серии GRT1 включает в себя модули на 2, 4 или 8 дискретных входов или выходов, модули аналогового ввода и вывода (два канала на модуль), модули подключения датчиков температуры на два канала (термопары, термосопротивления Pt100 и Pt1000), модули счетчиков, модули разделения питания и модули переноса стойки. Одна станция удаленного ввода-вывода GRT1 (рис.8) может включать в себя до 64 модулей ввода-вывода, что позволяет гибко конфигурировать станцию, добавляя необходимые для конкретной задачи модули. Заказчик сам выбирает сеть, тип и число входов-выходов для наиболее оптимального решения своей задачи.
В каждый модуль ввода-вывода заложены интеллектуальные функции предварительной обработки данных, диагностики и прогнозирования профилактического обслуживания, благодаря чему удается сократить программу ПЛК, быстрее устранять неисправности оборудования и предотвращать его простои. Функции резервного копирования и восстановления данных ускоряют "горячую" замену модулей ввода-вывода и предотвращают случайную утрату данных.
Компактные модули ввода-вывода (серии DRT2, CRT1, SRT2)
Компактные модули ввода-вывода объединяют фиксированное число входов-выходов в миниатюрных корпусах со степенью защиты IP20. Встроенные функции интеллектуального контроля уровня напряжения, обрыва провода, времени срабатывания исполнительного механизма и времени цикла позволяют заранее предусмотреть необходимость профилактического обслуживания оборудования и предотвратить дорогостоящие простои. Модули ввода-вывода для сети CompoBus/S характеризуются временем реакции входов-выходов, составляющим доли миллисекунды, отличаясь при этом предельной простотой использования. Благодаря свободной топологии сети и отсутствию потребности в средствах конфигурирования сеть монтируется и настраивается легко и быстро.
Основные характеристики устройств удаленного ввода-вывода серий DRT2, CRT1, SRT2 приведены в табл.1.
Модули ввода-вывода полевого уровня в исполнении IP67 для жестких условий эксплуатации
Если модули удаленного ввода-вывода установлены внутри оборудования или шкафа управления, т.е. защищены от внешней среды, степени защиты IP20, которую имеют рассмотренные выше удаленные системы ввода-вывода, вполне достаточно.
Устройства же удаленного ввода-вывода со степенью защиты IP67, которые разработаны компанией Omron в тесном сотрудничестве с представителями японской автомобильной промышленности, предназначены специально для эксплуатации в жестких условиях, характерных для автомобильных производственных линий. Эти устройства устойчивы к воздействию пыли, воды и брызг металла при сварочных работах и призваны обеспечить максимальную эксплуатационную стойкость в любых условиях.
Модули с защитой класса IP67 предлагаются в двух вариантах – для стандартной открытой сети DeviceNet и для фирменной сети CompoBus/S компании Omron (рис.9, 10). Интеллектуальные модули ввода-вывода DRT2 питаются непосредственно от сети DeviceNet, выполнены в корпусе, устойчивом к воздействию масла и брызг метала при сварочных работах, и снабжены функциями "умной" диагностики и прогнозирования профилактического обслуживания.
Основные характеристики устройств удаленного ввода-вывода серий DRT2-C, CRT1B-P, SRT2-C приведены в табл.2.
В заключение можно сказать, что широкая номенклатура оборудования для промышленных сетей компании Omron (от последовательных интерфейсов до высокотехнологичных сетей на базе промышленного Ethernet) позволяет успешно решать самые различные задачи автоматизации промышленности независимо от отрасли, а именно – передавать большие объемы данных с высокой скоростью от программируемых логических контроллеров на персональный компьютер с системой визуализации технологического процесса, подключать управляющий выход к исполнительному механизму по месту его установки или управлять несколькими десятками сервоприводов с временем обновления данных в доли миллисекунды.
Системы автоматизации могут использовать различные стандарты среды передачи данных между элементами автоматики –в зависимости от конкретного вида промышленной сети: последовательный интерфейс с различными протоколами передачи данных (например, ModBus), специализированные высокоскоростные сети типа DeviceNet, ProfiBus и т.п. При этом, безусловно, все используемые элементы автоматики должны поддерживать выбранную для проекта промышленную сеть.
Для подключения к промышленной сети элементов автоматики (например, реле, сервоприводов, датчиков и др.) применяют устройства ввода-вывода, которые адаптируют аналоговые, цифровые и дискретные сигналы к стандартам передачи информации в данной сети (протоколам).
Для связи периферийных устройств или логических контроллеров с персональными и центральными компьютерами с целью программирования и визуализации также могут использоваться такие широко распространенные интерфейсы передачи данных, как USB и Ethernet.
Оборудование для систем автоматизации можно разделить на три функциональные группы:
программируемые логические контроллеры (ПЛК);
промышленные сети ввода-вывода;
интерфейсы программирования/визуализации.
Промышленная сеть — сеть передачи данных, связывающая различные датчики, исполнительные механизмы, промышленные контроллеры и используемая в промышленной автоматизации. Задача промышленной сети – организовать физическую и логическую связь датчиков с системным интеллектом, роль которого выполняют ПЛК или промышленные компьютеры таким образом, чтобы информация с этого уровня была доступна общезаводской информационной системе.
Иными словами, сеть используют для передачи данных; настройки, ввода в эксплуатацию и диагностики оборудования АСУ ТП; питания датчиков и исполнительных механизмов; передачи данных между датчиками и исполнительными механизмами без участия центрального контроллера; связи между датчиками, исполнительными механизмами, ПЛК и АСУ ТП верхнего уровня; связи между контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса (операторскими системами).
В промышленных сетях для передачи данных применяют кабели, оптоволоконные линии, беспроводную связь. Промышленные сети могут взаимодействовать с обычными компьютерными сетями, в частности использовать глобальную сеть Internet.
Промышленные сети должны полностью удовлетворять требованиям потребителей по модульности, надежности, защите от внешних помех, простоте в построении, монтаже и программировании логики работы.
Сегодня существуют десятки разнообразных промышленных сетей. Рассмотрим только те из них, которые поддерживаются продукцией компании Omron.
Промышленные сети
Все промышленные сети, поддерживаемые оборудованием компании Omron, можно разделить на две большие группы.
Первая группа – это сети информационного уровня и уровня управления (рис.1). Назначение сетей этого уровня – обмен данными между контроллерами и/или персональными компьютерами с программным обеспечением верхнего уровня (SCADA, MES, ERP и т.п.). Все узлы в таких сетях, как правило, одноранговые. К сетям этой группы относятся Ethernet FINS, Ethernet/IP и Controller Link. В простых системах, не требующих больших объемов передаваемых данных, возможно использование последовательных интерфейсов RS-232, RS-422/485 со специальными протоколами: ToolbBus, HostLink, PC Link.
Вторая группа сетей – это сети полевого уровня (см. рис.1) для организации распределенных систем управления с применением удаленного ввода-вывода. Для них характерна двухранговая структура, т.е. к ведущему узлу в сети (мастеру) подключаются до нескольких десятков ведомых (подчиненных) узлов. Компания Omron поддерживает широкий спектр сетей – как открытых, например DeviceNet, ProfiBus-DP, Profinet-IO, CANopen, так и закрытых – CompoBus/S. К этой же группе относятся специализированные сети для управления движением.
Компания Omron разработала собственный протокол FINS (Factory Intelligent Network Service), который обеспечивает доступ ко всем уровням системы управления: контроллерам, интеллектуальным полевым устройствам, связанным между собой различными типами сетей. Прозрачность сетевого обмена данными – одно из важнейших преимуществ при построении систем управления на основе протокола FINS.
Современная архитектура сетей Omron базируется на протоколе CIP (CIP – Common Industrial Protocol – общий промышленный протокол). Реализованные в этом протоколе функции циклического и ациклического обмена данными обеспечивают быстроту реакции по входам-выходам и достоверную доставку сообщений для настройки параметров и оперативного контроля интеллектуальных полевых устройств в режиме реального времени. Применение сетей на основе CIP также позволяет реализовать прозрачный межсетевой обмен данными между всеми уровнями системы управления без специальных таблиц маршрутизации сетевых пакетов.
Рис.1. Сетевые уровни автоматизации с прозрачным межуровневым обменом данных (оранжевый – информационный уровень, синий – уровень управления, зеленый – полевой уровень)
Omron CompoBus/S
Протокол CompoBus/S – это разработка фирмы Omron. Сеть представляет собой двух- или четырехпроводную линию с ответвлениями и терминалами ввода-вывода. Опрос 32 узлов происходит менее чем за 0,5 с. CompoBus/S допускает работу с аналоговыми сигналами. Широкий набор терминалов позволяет построить распределенную систему управления локальными участками за минимальное время с максимальной эффективностью. Мастер-модули CompoBus/S имеются во всех типах контроллеров Omron.
Основные характеристики сети CompoBus/S: подключение – до 32 узлов; скорость передачи данных – до 750 Кбод; расстояние коммуникационного обмена – до 500 м; количество точек ввода-вывода – до 256; время опроса узлов сети – до 0,5 мс; широкий набор терминалов ввода-вывода; терминалы связи с датчиками; поддержка аналоговых сигналов.
Omron Controller Link
Controller Link – сеть информационного уровня реального времени, основанная на закрытом протоколе компании Omron.
Коммуникационные модули Controller Link имеют независимый процессор, и передача данных (Data Link) возможна даже при остановленной программе. Существует и другой способ передачи информации – сообщения (Message Service). Этот способ позволяет связывать различные инструментальные средства из набора программ, входящих в CX Automation Suite, с контроллером для его программирования, конфигурирования и т.д. Data Link – очень удобное и быстрое средство передачи больших объемов данных (до 12000 слов, 2 Мбит/с) между узлами одного сегмента сети в реальном времени.
Основные характеристики сети Controller Link: скорость передачи: 500–2000 Мбит/с; витая пара или оптоволокно; длина сети: витая пара – 1 км, оптоволокно – 30 км; число узлов в сегменте сети – 32; протокол FINS; поддерживаемые контроллеры: CS1, СJ1, CQM1H, С200 Alpha, CV; доступны платы Controller Link для ПК (ISA и PCI).
Omron DeviceNet
DeviceNet – это современная промышленная сеть передачи данных, обеспечивающая простое и удобное объединение разнообразных устройств и дистанционное управление ими (рис.2). Протокол сети DeviceNet является промышленным стандартом и открыт для многих производителей оборудования.
Существует два типа коммуникационного обмена:
дистанционный обмен данными, которые автоматически передаются между блоками центрального процессора и ведомыми модулями без какого-либо специального программирования в блоке центрального процессора;
обмен сообщениями, при котором происходит чтение/запись сообщений, управление работой или выполняются другие функции ведущих модулей и блоков ЦПУ. Обмен сообщениями происходит с использованием специальных инструкций SEND, REСV, СMND и IOWR.
Выбрав пакет конфигурирования сети DeviceNet, заказчик получает возможность подключать оборудование других производителей, а также использовать дополнительные функции: гибкое распределение областей ввода-вывода; подключение к одной сети нескольких мaстер-модулей; установку нескольких мaстер-модулей в один программируемый контроллер.
Основные характеристики Omron DeviceNet: возможность подключения – до 64 узлов; скорость передачи данных – до 500 Кбод/100 м; длина сети – до 500 м; количество точек ввода-вывода – до 32000; наличие терминалов дискретного и аналогового ввода-вывода; удаленные специальные модули; возможность "горячего" подключения-отключения модулей; поддерживаемые контроллеры: CS1, CJ1, CP1, CV, С200 alpha.
Рис.2. Система управления производственным цехом на базе полевой сети DeviceNet
DeviceNet Safety
Компания Omron входит в число немногих компаний, которые применяют современные сетевые технологии в системах безопасности и создают системы с категориями безопасности 4 (EN 954-1) и SIL 3 (IEC 61508).
Особенности систем безопасности DeviceNet:
наличие импульсных выходов для обнаружения перекрестных помех и короткого замыкания;
смешанный режим работы терминалов безопасности DeviceNet. Все входы и выходы можно использовать как для систем безопасности, так и для компонентов системы управления. Если входы-выходы используются для систем безопасности, целостность системы обеспечивает контроллер сети безопасности. Кроме того, полностью поддерживаются дополнительные функции, такие как подсчет операций, определение времени пребывания систем во включенном состоянии и времени наработки;
наличие функции контроля тока за счет специализированного тестового выхода удаленных терминалов.
Беспроводной DeviceNet
Встречаются ситуации, когда применение обычных кабельных сетей непрактично, их обслуживание затруднено или вообще невозможно, либо они подвергаются сильным механическим нагрузкам. К таким объектам относят различные движущиеся тележки, краны, переносные технологические пульты и т.п. В этом случае задача управления оборудованием стационарной системой решается с помощью устройств беспроводной связи.
Модуль WD30 (рис.3) позволяет реализовать канал обмена данными "ведущий-ведомый" для 63 (максимум) подсетей DeviceNet. Также модуль WD30 способен непосредственно управлять ведомыми модулями беспроводного ввода-вывода WT30. Для того чтобы к удаленным входам-выходам беспроводной сети можно было обращаться напрямую, а не через сеть DeviceNet, существует специальная модель модуля WT30 с последовательным портом для обмена по протоколу Compoway/F. Устройства WD30 можно применять как ретрансляторы для увеличения расстояния между движущимся механизмом и ведущим устройством: до 240 м при использовании не более трех ретрансляторов.
Рис.3. Модуль беспроводной сети DeviceNet WD30
Сеть Omron Ethernet
Открытая сеть Ethernet поддерживается контроллерами Omron посредством соответствующих коммуникационных модулей, работающих по различным протоколам. Настройка параметров сети Ethernet производится с помощью пакета CX-One и отличается простотой и удобством.
Основные характеристики сети: скорость передачи –100 Мбит/с; поддерживаемые протоколы – TCP/IP, UDP/IP, SMTP, SNTP FTP, FINS (возможно написание собственных протоколов поверх TCP или UDP); поддерживаемые контроллеры – CS1, CJ1, CP1, CV, С200 alpha.
Сеть Ethernet/IP
Сегодня на рынке промышленной автоматизации представлено множество промышленных протоколов на базе сети Ethernet. Это Ethernet/IP, Modbus/TCP, ProfiNet, EtherCAT, Sercos и многие другие. Среди них – стандарт Ethernet/IP, который выгодно отличается своей открытостью (поддерживающая организация – Open DeviceNet Vendor Association, ODVA) и поддерживается большинством ведущих производителей оборудования для автоматизации промышленности, в том числе Omron (Rockwell Automation, Schneider Electric, WAGO, Cisco и др.).
Etherent/IP базируется на коммуникационном протоколе CIP, а значит – обеспечивает прозрачность коммуникаций с другими сетями на основе CIP, например DeviceNet и CompoNet.
Сеть Ethernet/IP проста и доступна, поскольку совместима со всем стандартным оборудованием Ethernet (переключатели, сетевые платы ПК и т.д.).
Среди оборудования Omron для сети Etherent/IP следует отметить коммуникационные модули для модульных контроллеров серий CS1 (рис.4) и CJ1, новейшие модули ЦПУ CJ2 со встроенным портом Etherent/IP (рис.5), а также панели оператора серии NS со встроенным портом Etherent.
Использование сети Ethernet/IP в системах управления позволяет просто и быстро настраивать обмен данными между несколькими контроллерами через таблицы логических связей (Data Link) со временем обновления данных от 0,5 мс, обеспечивает доступ к данным через символьные имена (теги) вместо абсолютных адресов и т.д. Возможна интеграция систем управления с контроллерами различных производителей, поддерживающих этот сетевой стандарт.
Рис.4. Коммуникационные модули для ПЛК серии CS1: модуль последовательной связи, модуль сети Controller Link, плата последовательной связи
Беспроводной Ethernet
Для беспроводного доступа для сети Ethernet компания Omron выпускает специальные устройства – модули WE70, работающие по стандарту беспроводной связи IEE802.11 a/b/g. К ведущему устройству можно подключать до 63 узлов (клиентов) на расстоянии до 60 м внутри помещения (в зависимости от условий работы).
Сеть Profibus-DP
ProfiBus – наиболее динамично развивающаяся промышленная шина.
По мере того как использование шины ProfiBus расширяется, растет потребность в совместимых изделиях. Идеальным решением стало бы применение шины ProfiBus с существующими изделиями, однако встраивать соединения с шиной ProfiBus в такие изделия слишком дорого. Одним из решений является разработка интеллектуального шлюза шины ProfiBus. Таким образом, многие стандартные измерительные приборы, такие как температурные контроллеры, цифровые измерительные приборы, таймеры, счетчики и сервоприводы, могут подключаться к одной точке шины ProfiBus. В отличие от стандартного шлюза, поддерживающего только аппаратные преобразования, интеллектуальный шлюз может производить все преобразования протоколов, в которых единственными необходимыми данными в ведущем устройстве будут узел блока и адрес параметра. Интеллектуальный шлюз ProfiBus компании Omron PRT1-SCU11 допускает подключение всех изделий, оснащенных интерфейсом Compoway F, например температурных контроллеров и цифровых измерителей. Шлюз можно также настроить на использование в режиме HostLink, который обеспечивает подключение к ПК. Благодаря разработанным функциональным блокам настройка конфигурации производится простым перетаскиванием блоков мышью.
Сеть ProfiBus и оборудование для нее имеют следующие преимущества: широкую распространенность, высокое быстродействие, простоту установки, простоту настройки, всестороннее управление и контроль, компактную конструкцию, а для ведущих устройств – меньшую нагрузку на ЦПУ за счет независимой обработки при передаче данных.
Для интеграции в существующие системы компания Оmron разработала ведущие и ведомые модули ProfiBus DP для контроллеров серий СS1, CJ1, CP1, СQM1H и других. Если в сети ProfiBus DP применяются частотные регуляторы, необходима установка коммуникационных плат. Программы настройки CX-ProfiBus и CX-ConfiguratorFDT выгодно отличаются от аналогичных систем своим удобством и функциональностью.
CompoNet
Сеть CompoNet идеально подходит для объединения распределенных в пространстве датчиков и исполнительных механизмов и сочетает в себе простоту настройки, малое время реакции на уровне долей миллисекунды и интеллектуальный обмен сообщениями.
Надо сказать, что возросший уровень автоматизации производства привел к резкому увеличению количества датчиков, исполнительных устройств и других средств управления производственным оборудованием.
Эти приборы не обязательно относятся к "интеллектуальным" устройствам в современном смысле этого слова, однако это уже и не примитивные элементы для управления включением/выключением. Поэтому неудивительно, что необходимы настройка и контроль, скажем, нескольких сотен параметров.
Оптимальное подключение сотен таких устройств в сеть и высокоскоростной обмен данными между ними становятся серьезной проблемой при автоматизации. В рамках решения этой задачи в 2006 году Omron и ассоциация ODVA объявили о внедрении нового стандарта сети полевого уровня — CompoNet. CompoNet базируется на том же протоколе CIP, который используется в DeviceNet и EtherNet/IP. Поэтому CompoNet легко совместима с этими родственными ему технологиями и создает цельную картину промышленной сетевой архитектуры, эффективно перенося ее границы с уровня цехового оборудования на уровень датчиков/исполнительных устройств. Это значительно упрощает настройку, ввод в эксплуатацию и обслуживание систем автоматизации.
Быстрый обмен данными ввода-вывода и простая настройка сочетаются с возможностью прозрачного обмена сообщениями для связи с интеллектуальными устройствами полевого уровня.
Использование испытанного CIP-протокола на физическом уровне позволило создать сетевую платформу, идеальную как для управления внутри станка, так и распределения битовых станций ввода-вывода на больших площадях. Помимо объединения до 384 ведомых модулей ввода-вывода с гарантированным временем цикла менее 1 мс для тысячи дискретных входов-выходов, CompoNet обеспечивает передачу сообщений для конфигурации и мониторинга сложных полевых устройств.
Линейка продукции CompoNet компании Omron включает в себя ведущие модули для ПЛК серий CJ1 и CS1, удаленные модули ввода-вывода со степенью защиты IP20 (подробнее об этих модулях см. ниже), а также полный набор кабелей, разъемов, повторителей и программного обеспечения. При включении питания ведущий модуль автоматически начинает сканировать сеть, что позволяет настроить систему за несколько секунд.
Для детальной настройки, поиска неисправностей или техобслуживания имеется бесплатный программный пакет Omron, с помощью которого можно получить доступ ко всем устройствам, соединенным в сеть CompoNet. Для этого достаточно подключиться к ПЛК любым способом.
Линейка ведомых модулей CompoNet включает в себя многоточечные дискретные и аналоговые модули ввода-вывода, при этом так называемые "битовые модули" используются для разнесения точек ввода-вывода с небольшим количеством данных на большой площади, такой, например, как конвейер. Датчики могут быть напрямую подключены к ведомому модулю ввода-вывода без использования дорогостоящих разъемов и кабельных принадлежностей.
Для сегментов сети длиной до 500 м в качестве сетевого кабеля применима неэкранированная витая пара сечением 0,75 мм, а модули-повторители позволяют растянуть такую сеть CompoNet до 1500 м. Для быстрого и безошибочного соединения разработан специальный четырехпроводной уплощенный кабель, который также обеспечивает питание ведомых модулей и позволяет создавать сети свободной топологии.
Элементы этой системы быстрого соединения доступны как в базовом исполнении IP20, так и со степенью защиты IP54, что позволяет обеспечить создание сети в производственных условиях с повышенными влажностью или запыленностью.
Основные характеристики сети CompoNet:
высокая производительность – опрос 1000 входов-выходов менее чем за 1 мс, максимальное число узлов – 384;
простая настройка – автоматический выбор скорости, десятичная настройка адресов, отображение состояния;
легкая установка – ускоренное подключение проводов, гибкая топология, битовые модули;
встроенный интеллект – данные для предсказания неисправностей, интеллектуальная диагностика, прозрачный обмен CIP-сообщениями;
быстрый поиск неисправности – детальное определение ошибки, сегментация сети для изолирования сбоев.
Рис.5. Новый ЦПУ серии CJ2M со встроенным портом Ethernet/IP
Сеть Profinet-IO
Одна из последних разработок компании Omron – оборудование для организации ввода-вывода между ПЛК серий CJ1/CJ2 и удаленными устройствами по открытой промышленной сети на основе Ethernet – ProfiNet-IO (рис.6).
Преимущества использования сети ProfiNet-IO в системах управления:
высокая скорость обмена данными между контроллером ввода-вывода и удаленными станциями ввода-вывода: время цикла от 8 мс; время обновления для каждой станции ввода-вывода устанавливается отдельно;
интерфейсный модуль SmartSlice GRT1-PNT имеет встроенный двухпортовый коммутатор;
гибкая топология сети в зависимости от задачи: линейная, звезда, кольцо, смешанная; длина сегмента – 100 м. Для увеличения дистанции используется оптический кабель и соответствующее активное оборудование;
кольцевая топология подключения станций ввода-вывода для увеличения надежности на основе MRP – протокол резервирования среды; поддержка MRP встроена в интерфейсный модуль GRT1-PNT (MRP-клиент);
интерфейсный модуль GRT1-PNT поддерживает дублирование контроллера ввода-вывода, что делает систему управления более надежной (активный ПЛК + ПЛК в "горячем" резерве); предлагается к использованию готовый функциональный блок для организации дублирования контроллера ввода-вывода (автоматическое переключение ПЛК из "горячего" резерва в активное состояние при неисправности активного ПЛК);
замена интерфейсного модуля GRT1-PNT без программного обеспечения при использовании опционального концевого модуля GRT1-END-M с функцией памяти для хранения имени станции ввода-вывода;
контроллер ввода-вывода CJ1W-PNT21 поддерживает протокол FINS/UDP;
программное обеспечение для конфигурирования ProfiNet – CX-ConfiguratorFDT – входит в пакет ПО CX-ONE или доступно бесплатно на web-сайте компании Оmron; для конфигурирования устройств используется технология FDT/DTM.
В ближайшее время планируется выпуск модуля – контроллера ввода-вывода ProfiNet-IO для ПЛК семейства CS1, который, работая в системах с избыточным резервированием серии CS1D с поддержкой "горячей" замены модулей, делает их очень надежными и отказоустойчивыми, что в свою очередь позволяет применять сеть ProfiNet-IO на самых ответственных объектах.
Сеть CANOpen
Контроллеры Omron серий CS1, CJ, С200 могут работать с устройствами для распространенной сети CAN при помощи соответствующих интерфейсных модулей. Так как CAN – это низкоуровневый арбитражный протокол обмена сообщениями, реализованный в дешевых микросхемах, которые самые разные производители выпускают миллионными партиями, то для превращения его в полнофункциональный сетевой протокол необходимо дополнительно реализовывать его в программе контроллера. Модули CAN Omron поддерживают 11- и 29-битные идентификаторы CAN.
Рис.6. Модуль контроллера ввода-вывода для ПЛК серии CJ1 и интерфейсный модуль для станции удаленного ввода-вывода серии GRT1 для сети ProfiNet-IO
Сети управления движением
Отдельный класс задач, которые успешно решают современные системы автоматизации, – это управление приводами. Приводы являются неотъемной частью продукции машиностроения – станков, упаковочных, печатных и многих других типов машин.
В последние годы наметилась тенденция перехода от аналогового управления приводами к цифровому. Применение современных высокоскоростных сетей управления приводами сокращает время монтажа и настройки приводов и систем управления, делает управление более эффективным, выпускаемое оборудование – более производительным и т.д.
В качестве решения подобных задач Omron предлагает две сети для управления сервоприводами и преобразователями частоты: Mechatrolink-II и EtherCAT на основе Etherent. Сегодня сеть EtherCAT – самая быстрая, цикл управления по шине для 22 осей составляет всего 0,125 мс.
Чтобы оптимизировать процесс автоматизации, компания Omron разработала интеллектуальную платформу Smart Platform, представляющую собой простую автоматизированную среду обмена данными между всеми изделиями компании Omron, которые реализуют автоматическое управление. Эта архитектура позволяет заказчикам использовать нужные им изделия компании Omron, не беспокоясь об их взаимодействии, настройке и проблемах совместимости. Призванная упростить взаимодействие между устройствами, Smart Platform позволяет гармонично сочетать устройства сбора данных, управления, перемещения и регулирования. Концепция Smart Platform основана на трех основных компонентах: единая программная среда; прозрачная архитектура; возможность работы устройств сразу после подключения.
Системы автоматизации Omron помимо промышленных сетей включают в себя программируемые логические контроллеры, устройства удаленного ввода-вывода, человеко-машинные интерфейсы.
Программируемые логические лонтроллеры Omron
Все системы управления Omron отличаются качеством, надежностью и высоким техническим уровнем.
Omron предлагает компактные одноблочные ПЛК серии CP1 – для небольших систем, а также высокопроизводительный модульный ПЛК серии CJ1 и мощный ПЛК серии CS1 стоечного типа – для сложных ресурсоемких задач управления (рис.7).
Сегодня происходит замена контроллеров серии CJ1 на более новую и высокотехнологичную серию CJ2 с улучшенными характеристиками. При создании этих систем управления большое внимание уделялось высокой скорости выполнения операций и полной прозрачности функционирования. Системы управления Omron поддерживают "бесшовную" стыковку различных каналов связи для обмена данными как в пределах автоматизируемого оборудования, так и по всему предприятию в целом.
Контроллеры серий CJ1 и CJ2 – это основное семейство ПЛК Omron. Эти компактные и универсальные модульные контроллеры уже поддерживают такие сети на базе CIP, как CompoNet, DeviceNet, EtherNet/IP, и могут выполнять функции ведущего или ведомого устройства ProfiBus DPV1.
Для написания и отладки программ всех ПЛК Omron используется программный пакет CX-Programmer, который является частью CX-One – интеллектуального комплекта программного обеспечения автоматизации.
Человеко-машинные интерфейсы Omron
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) Omron – это безупречная чистота изображения и надежность. Более десяти лет Omron является ведущим поставщиком систем человеко-машинного интерфейса и высоконадежных промышленных терминалов с сенсорными экранами.
В ассортимент продукции человеко-машинных интерфейсов Omron входят усовершенствованные программируемые терминалы серии NS, базовые сенсорные терминалы серии NQ и терминалы серии NT с функциональными клавишами.
Omron производит монохромные и цветные экраны размером по диагонали от 4 до 15 дюймов с самыми широкими функциональными возможностями. Перечисленные ЧМИ Omron идеально сочетаются с программируемыми логическими контроллерами и сетями передачи данных.
Следует отметить промышленные персональные компьютеры Omron – Dyalox с диагональю экранов от 12 до 17 дюймов и системными блоками различной производительности. Они предназначены для решения самых сложных задач, связанных с визуализацией технологических процессов. Все Dyalox поставляются с предустановленной операционной системой Windows XP Embedded или Windows XP. Возможна поставка Dyalox cо SCADA-системой Omron CX-Supervisor.
Cистемы удаленного ввода-вывода
Сегодня постепенно изменяется концепция построения систем управления – наблюдается переход от централизованных систем с локальными входами-выходами и параллельным подключением полевых устройств к распределенным системам, в которых в составе центрального ПЛК присутствует набор ведущих модулей шин полевого уровня, а полевые сигналы собираются в удаленные станции ввода-вывода, подключенные к ведущим модулям посредством сетевых кабелей. Распределенная архитектура имеет ряд преимуществ по сравнению с централизованной, позволяя существенно сократить время на монтаж систем управления и расходы на кабели, соединяющие полевые устройства с входами-выходами контроллера, быстрее диагностировать и находить неисправности при выходе оборудования из строя и т.д. Эти преимущества особенно актуальны при автоматизации объектов с большой площадью территории (производственные цехи, склады, здания и т.п.) или требующих быстрого изменения конфигурации – специальные машины, конвейеры и т.д.
Тенденция развития промышленных сетей говорит о том, что в недалеком будущем появятся универсальные сети, которые будут охватывать оборудование как полевого, так и информационного уровней. С большой долей вероятности можно предполагать, что это будут сети на основе Ethernet.
Устройства удаленного ввода-вывода, выпускаемые компанией Omron, можно разделить на три группы: модульная система ввода-вывода SmartSlice, компактные (блочные) модули ввода-вывода, модули ввода-вывода полевого уровня с высоким классом защиты IP для жестких условий эксплуатации.
Рис.8. Модульная станция удаленного ввода-вывода GRT1 с интерфейсным модулем для сети DeviceNet
Рис.9. Удаленный терминал ввода серии DRT2 с классом защиты IP67
Модульная система ввода-вывода SmartSlice (серия GRT1)
Это самая компактная интеллектуальная система удаленного ввода-вывода на рынке. Из предлагаемой номенклатуры модулей дискретных и аналоговых входов-выходов и специальных модулей ввода-вывода можно создавать необходимые ведомые устройства сетей DeviceNet, ProfiBus-DP, CompoNet, ProfiNet-IO или Mechatrolink-II. Линейка модулей ввода-вывода серии GRT1 включает в себя модули на 2, 4 или 8 дискретных входов или выходов, модули аналогового ввода и вывода (два канала на модуль), модули подключения датчиков температуры на два канала (термопары, термосопротивления Pt100 и Pt1000), модули счетчиков, модули разделения питания и модули переноса стойки. Одна станция удаленного ввода-вывода GRT1 (рис.8) может включать в себя до 64 модулей ввода-вывода, что позволяет гибко конфигурировать станцию, добавляя необходимые для конкретной задачи модули. Заказчик сам выбирает сеть, тип и число входов-выходов для наиболее оптимального решения своей задачи.
В каждый модуль ввода-вывода заложены интеллектуальные функции предварительной обработки данных, диагностики и прогнозирования профилактического обслуживания, благодаря чему удается сократить программу ПЛК, быстрее устранять неисправности оборудования и предотвращать его простои. Функции резервного копирования и восстановления данных ускоряют "горячую" замену модулей ввода-вывода и предотвращают случайную утрату данных.
Компактные модули ввода-вывода (серии DRT2, CRT1, SRT2)
Компактные модули ввода-вывода объединяют фиксированное число входов-выходов в миниатюрных корпусах со степенью защиты IP20. Встроенные функции интеллектуального контроля уровня напряжения, обрыва провода, времени срабатывания исполнительного механизма и времени цикла позволяют заранее предусмотреть необходимость профилактического обслуживания оборудования и предотвратить дорогостоящие простои. Модули ввода-вывода для сети CompoBus/S характеризуются временем реакции входов-выходов, составляющим доли миллисекунды, отличаясь при этом предельной простотой использования. Благодаря свободной топологии сети и отсутствию потребности в средствах конфигурирования сеть монтируется и настраивается легко и быстро.
Основные характеристики устройств удаленного ввода-вывода серий DRT2, CRT1, SRT2 приведены в табл.1.
Рис.10. Удаленный терминал вывода серии SRT2 с классом защиты IP67
Модули ввода-вывода полевого уровня в исполнении IP67 для жестких условий эксплуатации
Если модули удаленного ввода-вывода установлены внутри оборудования или шкафа управления, т.е. защищены от внешней среды, степени защиты IP20, которую имеют рассмотренные выше удаленные системы ввода-вывода, вполне достаточно.
Устройства же удаленного ввода-вывода со степенью защиты IP67, которые разработаны компанией Omron в тесном сотрудничестве с представителями японской автомобильной промышленности, предназначены специально для эксплуатации в жестких условиях, характерных для автомобильных производственных линий. Эти устройства устойчивы к воздействию пыли, воды и брызг металла при сварочных работах и призваны обеспечить максимальную эксплуатационную стойкость в любых условиях.
Модули с защитой класса IP67 предлагаются в двух вариантах – для стандартной открытой сети DeviceNet и для фирменной сети CompoBus/S компании Omron (рис.9, 10). Интеллектуальные модули ввода-вывода DRT2 питаются непосредственно от сети DeviceNet, выполнены в корпусе, устойчивом к воздействию масла и брызг метала при сварочных работах, и снабжены функциями "умной" диагностики и прогнозирования профилактического обслуживания.
Основные характеристики устройств удаленного ввода-вывода серий DRT2-C, CRT1B-P, SRT2-C приведены в табл.2.
В заключение можно сказать, что широкая номенклатура оборудования для промышленных сетей компании Omron (от последовательных интерфейсов до высокотехнологичных сетей на базе промышленного Ethernet) позволяет успешно решать самые различные задачи автоматизации промышленности независимо от отрасли, а именно – передавать большие объемы данных с высокой скоростью от программируемых логических контроллеров на персональный компьютер с системой визуализации технологического процесса, подключать управляющий выход к исполнительному механизму по месту его установки или управлять несколькими десятками сервоприводов с временем обновления данных в доли миллисекунды.
Отзывы читателей
