Vybrané produktové novinky Beckhoff

Odborníci v průmyslové automatizaci si už dávno zvykli na skutečnost, že společnost Beckhoff Automation GmbH & Co. KG je lídrem na poli inovací v tomto oboru. Firma každý rok uvádí na trh mnoho novinek, které pomáhají lépe automatizovat výrobu, zefektivňovat výrobní procesy a jsou inspirací pro nové konstrukce a postupy. Tento článek krátce představuje vybrané novinky, které by neměly uniknout pozornosti žádného profesionála v automatizaci. 

Distribuovaný systém servopohonů AMP8000

Distribuovaný systém servoponů AMP8000 (obr. 1) otevírá nové možnosti pro výrobce strojů – výhodou je především modularita a úspora místa. AMP8000 se skládá z DC modulu, distribučního modulu, kabeláže a servomotorů. V rozváděči je umístěn pouze DC modul s integrovaným brzdným rezistorem, který velikostí odpovídá jednomu běžnému servoměniči, ale je možné na něj připojit několik servomotorů: reálně jich může být pět až třináct, ale i více. Celý systém lze téměř neomezeně rozšiřovat, jediným omezujícím faktorem tak je charakter úlohy a příslušné výpočty, které určí, zda je DC modul dostatečně dimenzovaný pro požadovaný počet servomotorů.

DC modul v provedení AX8000 nebo AX5000 je k dispozici v jednokanálovém a dvoukanálovém provedení. Na tento modul je přivedena sběrnice EtherCAT, napájecí napětí 24 V DC pro logické řízení a příslušné napájecí napětí pro stejnosměrný obvod. DC obvod je konstruován pro 565 až 680 V DC. Z tohoto modulu pokračuje speciální kabel OCA. V jednom kabelu OCA je vedeno stejnosměrné napájení a zároveň sběrnice EtherCAT, které pokračují do distribučního modulu AMP8805.

Distribuční modul AMP8805 v krytí IP65 je určen pro upevnění přímo na konstrukci stroje. Rozvádí DC napájení a EtherCAT do jednotlivých servomotorů, kterých může být na jednom modulu připojeno až pět. Je-li to třeba, je možné pokračovat na další AMP8805. Lze tak připojit ještě více servomotorů. Veškerá kabeláž je opět v provedení OCA. Kromě toho modul obsahuje jeden výstup EtherCAT-P, takže je možné k modulu přímo připojit vstupně-výstupní moduly IO EtherCAT-P Box. Díky tomu zjednodušuje veškerou kabeláž na stroji.

V současné době jsou vyvinuty servomotory řady AMP804x a AMP805x a v budoucnu budou doplněny další řady. AMP804x a AMP805x se na první pohled příliš neliší od běžných AM804x a AM805x. Profil příruby motoru pokračuje v celé délce, servomotory AMP80xx jsou pouze delší, a to proto, že za zadním ložiskem rotoru, popř. za brzdou, je ještě umístěna výkonová a řídicí elektronika. Díky promyšlené konstrukci je chlazení velmi dobré a není třeba žádný externí chladič.

Softwarově je vše integrováno do prostředí TwinCat3 a programátor k nové řadě servopohonů přistupuje stejně jako ke všem pohonům Beckhoff. Servomotory AMP80xx jsou standardně vybaveny bezpečnostními funkcemi STO a SS1, volitelně mohou být vybaveny i pokročilejšími funkcemi SS2, SOS, ALS a SDI. Výsledkem je nová, konstrukčně velmi elegantní koncepce pohonů, která výrazně šetří místo v rozváděči a spolu s kabely OCT a protokolem EtherCAT-P zjednodušuje kabeláž na celém stroji. 

Strojové vidění TwinCat3 Vision

Strojové vidění se stále častěji objevuje na strojích všech kategorií, především pro účely kontroly kvality, ale také např. ke zjištění polohy výrobku nebo ke zjištění jeho rozměrů. Nově bude možné naprogramovat aplikace strojového vidění přímo v TwinCat3 a je nutné zdůraznit, že půjde o strojové vidění v reálném čase.

Základem koncepce TwinCat3 Vision (obr. 2) je průmyslové PC Beckhoff, do jehož ethernetového portu je zapojena libovolná kamera s rozhraním GigE Vision a které je standardním rozhraním pro průmyslové kamery. Přesněji řečeno, na jedno PC bude možné zapojit několik kamer, jejichž počet bude závislý především na jeho výkonu. V TwinCat3 je možné jednotlivé části projektu rozdělit na jednotlivá jádra procesoru a tím vše optimalizovat. Samotnou aplikaci potom programátor sestaví v již zmíněném TwinCat3, kde je prostředí pro kalibraci a konfiguraci kamery a pro programování. Programátor má k dispozici knihovny pro strojové vidění v reálném čase s funkčními bloky pro:

• identifikaci (čárové i maticové kódy),
• měření rozměrů (délka, průměr, ovalita),
• detekci (vzor, pozice, barva),
• monitorování (sledování stroje, servis a údržba).

Díky real-time zpracování je jednoduché navázat aplikaci strojového vidění na další real-time aplikace, jako jsou servopohony, roboty nebo měření. Celkový proces výroby nebo testování tak lze realizovat ještě rychleji a vše efektivně synchronizovat. 

Coupler EK1000 pro sítě TSN

Vazební člen Coupler EK1000 (obr. 3) vyvinula firma Beckhoff pro potřeby zákazníků využívající sítě s komunikací podle standardů TSN (Time-Sensitive Networking). TSN je standard, který definuje přenos dat na klasické síti Ethernet s malou přenosovou latencí a velkou propustností.

Nový coupler může být zapojen přímo do sítí využívajících standardy TSN, a uživatel tak může využívat obrovskou nabídku modulů IO EtherCAT Terminal a IO EtherCAT Box firmy Beckhoff. Kromě toho coupler umožňuje kombinovat sítě TSN a EtherCAT, je-li to ovšem vhodné. Navíc EK1000 umí směrovat rámce EtherCAT do sítí TSN. Důležitou skutečností je, že zmíněné vstupně-výstupní moduly, ať do rozváděče (Terminal), nebo do provozních podmínek (Box), jsou jednotkami slave v síti EtherCAT. EtherCAT sám o sobě je komunikační systém reálného času. V síti EtherCAT může být čas na jednotlivých IO modulech a pohonech podporujících technologii XFC (eXtream Fast Control) synchronizován s přesností menší než 100 ns a s rozlišením 10 ns.

EK1000 je vybaven dvěma konektory RJ45, první je určen pro připojení do sítě se standardem TSN a druhý je výstupní pro síť EtherCAT. Coupler je vybaven přepínači DIP pro adresaci v síti TSN. Dále obsahuje zdroj 24 V DC, 10 A pro výkonovou část připojených terminálů a zdroj 24 V DC, 2A pro logiku coupleru a vnitřní síť EtherCAT. 

Terminály EL92xx s proudovou ochranou

Zdánlivě drobnou, ale šikovnou novinkou jsou terminály EL9221, EL9222 a EL9227 s proudovou ochranou (obr. 4). Elektrokonstruktér tak může vynechat pojistky či speciální pojistkové moduly, které jsou umístěné na další liště DIN, a rozváděč se tak stává menším a jednodušším. Programátor má možnost v prostředí TwinCAT3 nastavit proudovou ochranu a další funkce podle požadavků zákazníka.

Terminály EL9221 a EL9222 jsou jednodušší a zajišťují základní funkce proudové ochrany, typicky pro následně zařazené digitální výstupy v sestavě IO. EL2921 je jednokanálový a primárně napájí silovou sběrnici 24 V DC/10 A v sestavě terminálů. Zároveň je tento výstup vyveden na svorkovnici terminálu, a napájení je tudíž možné rozvést podle potřeby na další komponenty, např. snímače. EL2922 je dvoukanálový, první kanál je naprosto shodný s EL2921, ale navíc obsahuje druhý kanál, který je vyveden pouze na svorkovnici terminálu. Elektrokonstruktér má tak k dispozici druhé, proudovou ochranou zabezpečené napájení 24 V DC pro různé periferie. Součet proudů v obou kanálech je 10 A. U těchto základních terminálů je možné v prostředí TwinCAT3 nastavit pouze proudovou ochranu v krocích po 1 A.

Terminál EL9227 je dvoukanálový a z pohledu zapojení je naprosto shodný s jednodušším EL9222. Rozdíl však je v pokročilejších funkcích. Programátor může nejen nastavit velikost proudové ochrany, ale i vybrat charakteristiku, nastavit úroveň výstrahy pro podpětí a přepětí atd. 

Závěr

Další informace k uvedeným novinkám a mnoho dalšího lze nalézt na webových stránkách www.beckhoff.cz. 

Ing. Aleš Malý, Beckhoff Česká republika s. r. o.

Obr. 1. Distribuovaný systém servoponů AMP8000

Obr. 2. Inženýrské prostředí TwinCat3 obsahuje také nástroj pro programování aplikací strojového vidění

Obr. 3. Vazební člen Coupler EK1000 byl představen loni na veletrhu SPS IPC Drives v Norimberku

Obr. 4. Svorkové moduly Terminály EL92xx s proudovou ochranou byly další novinkou představenou loni na veletrhu SPS IPC Drives v Norimberku