|
Jednotný modulární systém řízení pohybu
Systémová automatizace
Trend ve stavbě strojů se v posledních letech vyznačoval opouštěním nákladných mechanicky koordinovaných systémů, např. systémů s hlavní hřídelí, spínacích vačkových systémů a mechanických vačkových systémů, a příklonem k používání decentralizovaných řešení. Vývoj se ubíral cestou rozdělení strojů na moduly s decentralizovanými pohony a řízením, které umožňují vytvořit transparentní systém až do úrovně centrálního řídicího systému.
Pro tento vývoj jsou určující tyto faktory: modulárně konstruované stroje jsou flexibilnější, mají kratší doby pro uvádění do provozu a lze je lépe přizpůsobit prostorovým podmínkám provozovatele než stroje s hlavní hřídelí. Opuštění pevné mechanické vazby částí stroje znamená, že dosavadní centrální pohon je nahrazen jednotlivými pohony. Úkoly mechanické koordinace pohybů nahrazuje nadřazené řízení, které jednotlivé pohony ovládá. Náhrada mechanických vazeb šetří náklady a snižuje spotřebu energie.
To je ale jen poloviční cesta ke skutečně modulárnímu stroji. Mechanicky mohou být stroje sestaveny z modulů, ale stroj je stále řízen centrálním PLC. To znamená, že všechny informace z jednotlivých strojních modulů jsou zpracovávány centrálně, aby pak opět působily na činnost jednotlivých modulů. Toto spojení vstupních a výstupních signálů však může být ve většině případů také decentralizováno přímo do modulů stroje. Tím se silně omezí zatížení centrálního PLC, nebo lze PLC úplně vynechat.
Malá jednotka PLC, nebo měnič frekvence?
Který přístroj ale má převzít úkoly řízení v jednotlivém modulu? Mohly by to být malé PLC, ale to by znamenalo, že se náklady centrálního řízení rozdělí na jednotlivé decentralizované malé PLC. Podstatně větší výhodu by přineslo, kdyby v každém modulu mohl být již existující přístroj změněn nebo rozšířen tak, že by tento modul stroje řídil. Co je snadnější než použít pro tento úkol měnič frekvence?
Výkonné procesory měničů, vybavené odpovídajícím operačním systémem, mohou převzít funkce malého PLC. Kdyby výkon procesorů v měničích frekvence nestačil, bude tento pohon jednoduše rozšířen o modul s odpovídajícím výpočetním výkonem. Z toho důvodu Lenze už před rokem takový pohonový PLC integroval do svého servoměniče 9300 a nyní představuje stejné řešení pro měnič frekvence 8200 vector: Drive PLC. Stavitel stroje tak může použít vhodné řešení pro každý jednotlivý případ. Pro dynamicky náročné aplikace se doporučuje 9300 Servo PLC. Jde-li spíše o levnější řešení s frekvenčně regulovaným pohonem, použije se 8200 vektor s jednotkou Drive PLC.
Tyto pohonové PLC v ničem nezaostávají za konvenčními programovatelnými automaty. Programátor se pohybuje v prostředí, které mu vyhovuje. Jednotky Drive PLC a Servo PLC jsou volně programovatelné, mají víceúlohový operační systém (multitasking) a programují se v jazycích IEC 61131-3. Je podporováno všech pět jazyků, které norma stanovuje: jazyk mnemokódů, programování pomocí kontaktních schémat, funkčních bloků, strukturovaný text a jazyk sekvenčního programování. To ale neznamená, že programátor nyní musí všechny funkce pohonu naprogramovat sám. Většinou může vyhledat hotový program PLC v dodané knihovně programovacího softwaru a zavést jej do PLC v pohonu – a případně přizpůsobit své aplikaci.
Komunikační cesty
Moduly stroje a pohony navzájem komunikují po sběrnici CANopen. Po ní se vyměňují všechna data, která se vztahují k provozu stroje. Hlavní hřídel, dříve nutná pro koordinaci pohybů všech modulů, je nahrazena sběrnicí, jejímž prostřednictvím je celý stroj řízen. Jestliže se mají data jednotlivých modulů předávat na centrální řídicí systém, může se tento úkon uskutečnit pomocí systémové sběrnice CANopen, ale také lze použít různé jiné sběrnice: Profibus, Interbus, DeviceNet atd.
Samotný řídicí systém je dnes obvykle realizován průmyslovým počítačem IPC. Aby byla možná komunikace mezi IPC a pohonem, je nutné k pohonu dodat odpovídající softwarový ovladač. Je logické, že dodavatelem tohoto ovladače je dodavatel pohonů – kdo jiný zná rozhraní pohonu lépe než on? Proto firma Lenze vytvořila pro takové řídicí systémy softwarový ovladač Drive Server.
Drive Server je založen na technologii OLE a funguje v principu stejně jako ovladač tiskárny pro Windows, pouze neřídí tiskárnu, ale přístroje Lenze ve stroji. Funkce tiskárny jsou ovladačem, který dodává výrobce tiskárny, vytvářeny pro všechny uživatelské programy jednotně. Také po instalování ovladače Drive Server od Lenze mohou všechny aplikace spuštěné v IPC, např. zobrazovací programy nebo systémy pro sběr dat, jednoduše přistupovat přes tento specifický ovladač na inteligentní pohony na nejnižší úrovni automatizovaného systému. Ovládání a komunikace se konkrétní aplikaci přizpůsobí jen několika stisknutími tlačítka myši.
Místní ovládací terminály
Aby byl zachován přístup k aktuálním parametrům stroje také pro místní obsluhu stroje, jsou používány obslužné terminály. Také zde uplatňuje Lenze záměr dodávat kompletní sortiment pro celý systém pohonů a výrobcům strojů nejenže nabízí motory s převodovkami a s měniči s integrovaným PLC, ale také dává možnost volby obslužných terminálů od jednoduchého textového displeje až po dotykovou obrazovku VGA. Všechny terminály mají v základní verzi integrovánu systémovou sběrnici.
Řídicí systém založený na inteligentních pohonech poskytuje konstruktérům nové šance v tvrdé soutěži na trhu tím, že jim umožní navrhovat levné, flexibilní a vysoce kvalitní stroje.
Dipl.-Ing. Ulrich Gude, oddělení marketingu,
Lenze GmbH & Co. KG v Hamelnu, pracoviště Gross Berkel
Lenze s. r. o.
Central Trade Park D1
396 01 Humpolec
e-mail: lenze@lenze.cz
http://www.lenze.com
|