Novinky společnosti Beckhoff

Firma Beckhoff Automation, německý výrobce automatizační techniky a přední inovátor, každoročně představuje mnoho nových výrobků z oblasti řídicí techniky a pohonů pro automatizaci ve většině průmyslových odvětví.

I letos firma vybrala z každé oblasti výrobků několik nejvýraznějších novinek a v tomto článku je představí.

Průmyslové počítače a operátorské panely

Počítače na lištu DIN s procesory AMD Ryzen

Firma Beckhoff pokračuje v rozšiřování řady průmyslových počítačů s procesory AMD Ryzen, které umožňují provozovat operační systémy s 64bitovou i 32bitovou architekturou.

Široce rozšířený TwinCAT 2 jako předchůdce aktuálního TwinCAT 3 je možné provozovat z historických důvodů jen na 32bitové architektuře. Beckhoff tak nabízí možnost náhrady starších IPC novým výkonným hardwarem bez nutnosti převést aplikační programy do novějšího TwinCAT 3.

TwinCAT 2 i TwinCAT 3 jsou programy, které z počítače standardu PC vytvoří řídicí systém pracující v reálném čase. Počítačem ve standardu PC je zde ovšem myšlen průmyslový počítač firmy Beckhoff, který je navržen tak, aby splňoval všechny hardwarové i softwarové požadavky pro práci v reálném čase.

CX56xx (obr. 1) jsou průmyslové počítače z řady embedded (CX) osazené moderními dvoujádrovými procesory AMD Ryzen. Počítače jsou opatřeny pasivním chlazením, montují se na lištu DIN a z pravé strany se na ně přímo připojují terminály vstupů a výstupů. K dispozici jsou ve dvou provedeních podle typu procesoru:

• CX5620 s procesorem AMD Ryzen R1102G, 1,2 GHz a 4 GB DDR4 RAM,
• CX5630 s procesorem AMD Ryzen R1505G, 2,4 GHz a 8 GB DDR4 RAM.

Oba počítače lze vybavit paměťovými médii M.2 SSD (SATA) a kartou microSD.

Operační systém lze zvolit Windows 10 IoT Enterprise 2019 LTSC nebo TwinCAT/BSD.

Panelové počítače řady CP32xx-1600

Verze panelových počítačů s dotykovou obrazovkou v krytí IP65 čerstvě uvedená na trh je určena pro montáž na rameno a je na zadní straně opatřena pasivním chladičem, díky němuž je vhodná i do prašného prostředí (obr. 2). Montážní adaptér lze zvolit podle konkrétního umístění. Instalovaná paměť DDR4 RAM může být 4 až 32 GB.

Počítače jsou dodávány s obrazovkami ve velikostech 15" až 24" s procesory Intel Celeron, Pentium, Intel Core i3/i5/i7, a to 6., 7., 8. a 9. generace.

Skříňový průmyslový počítač C6675-0060 se základní deskou ATX a možností instalace výkonné grafické karty

Počítač C6675-0060 (obr. 3) je instalován ve skříni z korozivzdorné oceli o rozměrech 410 × 480 × 201 mm. Na základní desce jsou k dispozici tyto sloty: 2× PCIe x1, 2× PCIe x4, 1× PCIe x16 a 2× PCI pro karty plné velikosti s celkovým odběrem do 300 W. V nabídce jsou procesory Intel 8. a 9. generace Celeron, Pentium, Core i3/i5/i7. Do počítače je možné nainstalovat DDR4 RAM od 4 do 128 GB, disk SSD do 960 GB nebo HDD do 4 TB.

Terminály a boxy vstupů a výstupů

Ze stále rostoucího počtu vstupně-výstupních terminálů a boxů autoři pro tento článek vybrali ty nejzajímavější, vhodné pro standardní použití i nové úlohy.

Analogové vstupní terminály pro univerzální použití: EL3072 a EL3074

EL3072 a EL3074 jsou dvou- a čtyřkanálové dvanáctibitové terminály, kde pro každý z kanálů lze za pomoci parametrů CoE nastavit jeden z napěťových nebo proudových rozsahů: –10/0 až +10 V, –20/0/+4 až +20 mA. Takováto možnost nastavení každého kanálu samostatně je velkou pomocí při oživování nového zařízení, kde dochází z nejrůznějších důvodů ke změnám typů připojených snímačů, nebo ve fázi projektování, když ještě nejsou informace o počtech a typech snímačů vůbec známé.

Terminál pro řízení dvou krokových motorů se zpětnou vazbou: EL7062

Kompaktní provedení terminálů EL7062 šířky 24 mm pro řízení dvou krokových motorů se zpětnou vazbou a dvěma vstupy pro koncové spínače je úsporné z hlediska jak prostoru, tak finančních nákladů. Dvoukanálový terminál je navržen pro napětí 8 až 48 V DC a výstupní proud do 3 A na každý kanál. Frekvenci kroků lze využívat do 16 000 za sekundu.

Dvoukanálový měřicí terminál ELM3002-0205 pro měření napětí v rozsazích ±1 000/500/120/60 V

Další novinka je z rodiny měřicích terminálů ELM, které posouvají možnosti využití systémů s IPC Beckhoff stále více do oblasti měření a monitorování. Terminál ELM3002--0205 (obr. 4) je navržen primárně pro měření napětí baterií a jejich nabíjecích obvodů. Maximální vzorkování při využití oversamplingu je 50 kS/s na každý kanál. Rozlišení naměřené hodnoty je 24 b včetně znaménka.

Dvoukanálový box EtherCAT EP7402-0167 pro řízení bezkartáčových stejnosměrných motorů

Kompaktní dvoukanálová řídicí jednotka EtherCAT EP7402-0167 je určena pro zástavbu přímo ve válečkovém dopravníku v blízkosti řízených motorů pohánějících válečky. S dalšími jednotkami se propojuje jedním kabelem umožňujícím přenášet trvale až 28 A a špičkově až 160 A. Součástí kabelu jsou i vodiče pro EtherCAT – komunikační systém průmyslového Ethernetu vhodný zvláště pro řízení motorů. Součástí je i osm I/O pro připojení snímačů, popř. pro realizaci binární komunikace s okolními zařízeními. Jednoduché je také připojení dalších I/O a bezpečnostních boxů. Tato řídicí jednotka umožňuje realizovat autonomní řízení dvou navazujících dopravníků bez použití PLC.

Maximální proud motoru je 3,5 A a k dispozici je kompletní diagnostika a elektronická pojistka pro výstupní kanály.

Řízení polohy a pohybu

Bezdrátový přenos napájení a dat NCT na movery systému XTS

Transportní systém XTS je tvořen vedením a movery, které jsou řízeny jako samostatné osy lineárního motoru. Tyto systémy jsou již léta v provozu ve výrobních linkách a zdaleka neplní jen funkci transportu výrobků. Řízení pohybu moverů je přímo součástí výrobní technologie a jeho většímu zapojení do procesu doposud bránila hlavně nemožnost umístit na mover akční členy a snímače. To je nyní předmětem dalšího vývoje XTS a první prototypy potvrdily správnost řešení, které vývojáři firmy Beckhoff navrhli.

Bezkontaktní nepřetržité napájení a synchronní přenos dat v reálném čase do moverů XTS jsou realizovány integrací napájecího a komunikačního modulu do statorového dílu lineárního motoru a vybavením moveru doplňkovým elektronickým modulem, který je schopen čerpat energii z těchto statorových napájecích modulů a zajistit bezdrátový přenos komunikace.

Tak je umožněno zpracování a kontrola kvality přímo na stroji během běžícího procesu. Dostatečný elektrický výkon a rychlá komunikace s řídicím systémem TwinCAT usnadňují připojení senzorů a akčních členů. Datová komunikace s každým moverem probíhá v reálném čase a ve spojení s komunikačním systémem EtherCAT je možné synchronizovat události v celém systému s přesností na mikrosekundy, takže konkrétní událost může být spuštěna přesně na požadované pozici. Doplnění systému XTS o NCT nabízí uživatelům nové možnosti řešení zejména v oblastech manipulace s produkty, zpracování a měření výrobků souběžně s jejich přepravou a také přizpůsobení strojů pro rychle se měnící výrobní sortiment. Popis několika ukázek použití této inovace zájemci najdou na webových stránkách firmy Beckhoff spolu s videoukázkami.

TwinCAT a další software

TwinCAT/BSD Hypervisor

Vývoj a inovace v oblasti hardwaru se promítají i do oblasti softwaru. Nedávno firma Beckhoff nabídla svým zákazníkům alternativní operační systém TwinCAT/BSD a nyní k němu přidává hypervizor. Hypervizor je systémová funkce operačního systému TwinCAT/BSD, která umožňuje běh několika virtuálních strojů současně se softwarem TwinCAT v reálném čase na jednom průmyslovém počítači Beckhoff.

Optimalizovaná integrace hypervizoru do operačního systému TwinCAT/BSD a koordinace softwaru a hardwaru průmyslového PC umožňují dosáhnout maximálního výkonu virtuálních strojů při zachování vlastností TwinCAT z hlediska reálného času.

Hypervisor TwinCAT/BSD těží z vysokého výpočetního výkonu a hardwarových virtualizačních funkcí moderních procesorů Intel a AMD v průmyslových počítačích Beckhoff.

Díky velmi výkonnému běhu virtuálních strojů lze využít silné stránky různých operačních systémů na průmyslovém počítači a zlepšit bezpečnostní vlastnosti celého systému provozováním uživatelských prostředí modulárním způsobem, izolovaně od řídicích funkcí.

Například je možné ve virtuálním stroji spouštět operační systém Windows, který může být aktualizován a restartován nezávisle na řídicí aplikaci běžící v reálném čase. Rovněž lze virtuálnímu stroji explicitně přiřadit hardwarové prostředky a tím zabezpečit přístup do systému TwinCAT/BSD prostřednictvím uživatelských a síťových rozhraní. Množství dalších výhod spojených s virtualizací např. Linuxu je popsáno na webových stránkách Beckhoff.

Funkce TwinCAT 3: Parallel Redundancy Protocol TF6230

Z nových funkcí integrovaných do TwinCAT 3 jmenujme alespoň jednu, která není jen pro znalé specialisty, ale osloví širší technickou veřejnost, neboť jde o oblast zabezpečení komunikace, což je vždy důležité téma.

Protokol PRP (Parallel Redundancy Protocol) umožňuje síťové připojení podle IEC 62439-3 Industrial communication networks – High availability automation networks – Part 3: Parallel Redundancy Protocol (PRP) and High-availability Seamless Redundancy (HSR), které mohou aplikace transparentně využívat, a to jak z aplikací reálného času, tak z aplikací operačního systému. Rozhraní je v zájmu celkové vyšší dostupnosti navrženo s redundancí na straně sítě. Podrobné informace jsou v dokumentaci ke každé funkci či produktu po jejím uvedení do prodeje ke stažení na webových stránkách firmy Beckhoff.

Kompletní seznam

Kompletní seznam novinek i s jejich popisem je k dispozici na stránkách www.beck­hoff.com v v části Produktové novinky.

(Beckhoff Automation s. r. o.)

Obr. 1. CX56xx jsou průmyslové počítače z řady embedded (CX) osazené moderními dvoujádrovými procesory AMD Ryzen

Obr. 2. Panelové počítače řady CP32xx-1600 jsou vhodné i do prašného prostředí

Obr. 3. Skříňový průmyslový počítač C6675-0060 se základní deskou ATX a možností instalace výkonné grafické karty

Obr. 4. Terminál ELM3002-0205 je navržen primárně pro měření napětí baterií a jejich nabíjecích obvodů

Obr. 5. Kompaktní dvoukanálová řídicí jednotka EtherCAT EP7402-0167 je určena pro zástavbu přímo ve válečkovém dopravníku

Obr. 6. Transportní systém XTS byl doplněn bezdrátovou komunikací NTC

Obr. 7. Hypervizor je systémová funkce operačního systému TwinCAT/BSD, která umožňuje běh několika virtuálních strojů současně se softwarem TwinCAT v reálném čase na jednom průmyslovém počítači Beckhoff