Sysmac-logiikan valintakoulutus

Transkriptio

1 Sysmac-logiikan valintakoulutus

2 Sisältö Ohjelmoitavan logiikan valintaa ohjaavat tekijät Sysmac valintatyökalut Sysmac ohjelmoitavat logiikat Väyläratkaisut ohjelmoitavien logiikoiden yhteydessä Harjoituksia

3 1 Ohjelmoitavan logiikan valintaa ohjaavat tekijät Ennen varsinaisia tarkisteltavia seikkoja on hyvä pohtia ohjattavaa sovellusta sekä sen laajuutta, koska nämä jo antavat vinkkejä valintaan Laajuus; linja, kone, koje, keskitetty ohjaus, hajautettu ohjaus, stand alone, Ohjaukseen liittyvä fyysinen lay-out (siis käytännössä lattiapinta-ala) Reseptiperustainen ohjaus... Tiedonkeruuominaisuudet Ohjaukselta vaadittava nopeus Mitattavat suureet? Laajennettavuus jatkossa Ympäristö; teollisuus, kiinteistö, ulkotila, ajoneuvo, laiva, IP-luokka (kotelointi) Asennustila vaadittavat hyväksynnät, Mitä muuta sovellukseen tarvitaan ohjelmoitavan logiikan ohjaamaksi? Käyttöliittymät Moottorikäytöt Pneumatiikkaohjaukset Turvatoiminnot

4 Ohjelmoitavan logiikan valintaa ohjaavat tekijät Ohjauksen laajuus logiikkatyypit I/O-liitynnät Digitaali-I/O Pulssi-I/O Analogi-I/O Paikallinen vai hajautettu I/O Väyläliitynnät Järjestelmätason liitynnät I/O-hajautus kenttäväylillä RS-tason laiteliitynnät Ohjelmointi/Ohjelmoitavuus Ohjelmointiyhteydet paikallisesti sekä mahdollisesti etäyhteyksillä Muistit Ohjelmamuistin määrä / ohjelmointivaatimukset ja -tekniikat Muuttujamuistien määrä/ reseptiikka- / tiedonkeruusovellukset Nopeus Digitaalitulojen luentataajuus Pulssitulojen luentataajuus Digitaalilähtöjen ohjaustaajuusvaatimus

5 1.1 Ohjelmoitavan logiikan valinta Laajuus ohjaukselle Sysmac logiikat on jaoteltu Kompaktit -> koje/laiteohjaukset: CP1 Modulaariset -> koneohjaukset: CJ1 Laajat räkkipohjaiset ratkaisut -> linja/prosessiohjaukset: CS1 Integroidut -> Käyttöliittymälogiikka: NSJ tai Taajuusmuuttajalogiikka: RV-PLC Tämä ei välttämättä ole selvillä heti alussa, vaan otetaan jokin Sysmac-logiikkatyyppi pohjaksi ja vaihdetaan lisäselvityksien kautta tarvittaessa sopivampaan Linjaohjauksissa mietittäväksi tulee alkuvaihessa se, että halutaanko hajautettu ohjaus useammalla logiikalla vaiko keskitetty ohjaus yhdellä isolla logiikalla toteutettuna Toisinaan asiakas ei halua ohjelmoitavaa logiikkaa, mutta kenties käyttöliittymän, joka pystyy myös ohjauksiin tai monitoimintaisen taajuusmuuttajan.

6 1.2 Ohjelmoitavan logiikan valinta I/O-liitynnät Jokaisella logiikkalaitteella on maksimimäärä erilaisille I/O-liitännöille Laajennettavissa laitteissa on rajoitettu I/O- ja väyläyksiköiden määrä Paikallisen digitaali-i/o:n määrä on normaalisti rajoitettu tiettyyn pistemäärään ( bit) Jollakin tavalla myös analogi- tai jonkin muun erikois-i/o:n määrä on rajoitettu Kenttäväylän laitteiden määrät sekä myös niiden masterien etä-i/o-bittien määrät on rajoitettu Siis laskettujen erilaisten I/O-pisteiden määrät ohjaavat logiikkasarjan ja CPU-tyypin valintaa. Usein monet muut valintaa ohjaavat tekijät (muistit/ tuetut väylät) riippuvat myös pistemäärästä

7 Ohjelmoitavan logiikan valinta I/O-liitynnät Tarvittavat I/O-liitynnät ovat vahvasti valintaa ohjaavat. Selvitettäviä asioita ovat mm. Digitaalitulojen (DI) määrä ja jännitetasot (5/24/230V) sekä halutut kytkentätavat (PNP/NPN) Tulojen sijainnit mahdollisen I/O-hajautuksen kannattavuuden selvittämiseksi Laajennusvara (~20%) tulevaisuuden muutoksia varten Digitaalilähtöjen (DO) määrä ja jännitetasot sekä halutut kytkentätavat (Rele/PNP/NPN) Välireleiden käyttö? Lähtöjen sijainnit mahdollisen I/O-hajautuksen kannattavuuden selvittämiseksi Keskeytyspohjaisten pulssitulojen määrä ja jännitetasot (5/24V) sekä halutut kytkentätavat (PNP/NPN/ Open Collector/ LineDriver). Siis lähinnä pulssianturikytkennät pikalaskurikäyttöön (HSC) paikoitus- tai nopeudenmittaussovelluksissa. Myös pulssitaajuudet ja antureiden kaapelointimatkat selvitettävä signaalitasovalintaa (LineDriver / Open Collector) varten. Open collector max taajuus noin 20 khz ja 10m(???). Suuremmat taajuudet ja etäisyydet aina Line Drver-tasolla. Absoluuttianturit pienillä taajuuksilla (<200Hz) digitaalituloihin ja suuremmilla kenttäväyliin tai SSi-liityntöihin

8 Ohjelmoitavan logiikan valinta I/O-liitynnät Keskeytyspohjaisten pulssilähtöjen määrä ja jännitetasot (5/24V) sekä halutut kytkentätavat (Open Collector/ LineDriver). Siis lähinnä servo- tai askelmoottoriohjaimien paikoituskäytöt pulssijono-ohjauksilla. Joskus myös PWM, esim propojen ohjauksissa. Kompaktilogiikoissa (CP1 (CJ1M-CPU2x) pulssitulot ja lähdöt on tyypillisesti paikallis- I/O:ssa parametrointia vaille käyttövalmiina. Modulaarisissa ja räkkipohjaisissa logiikoissa vaaditaan erikois-i/o-yksiköt. Analogitulojen (AI) määrä ja viestityypit (ma/v/tc/pt100) Galvaaniset erotukset? Tulojen sijainnit mahdollisen I/O-hajautuksen kannattavuuden selvittämiseksi Analogilähtöjen (AO) määrä ja viestityypit (ma/v) Galvaaniset erotukset? Lähtöjen sijainnit mahdollisen I/O-hajautuksen kannattavuuden selvittämiseksi

9 Ohjelmoitavan logiikan valinta I/O-liitynnät Kun pisteiden määrät ja laadut on selvitetty mietitään valintaa paikallisen ja hajautetun I/O:n kesken. Valinta voi olla jompaa kumpaa tai molempia Valintaa ohjaa laitteen / alueen lay-out sekä I/O:n ilmentymä. Mikäli antureiden ja releiden lisäksi liitettäväksi tulee pneumatiikkaventtiileita ja taajuusmuuttajia tai vaikkapa absoluuttiantureita, on valinta kallistumassa kenttäväylän puolelle. Pienissä anturi- ja rele-i/o-määrissä hajautus ei kannattane. Kenttäväylät ovat tänä päivänä luotettavaa tekniikkaa ja myös paljon laitteista diagnostiikkaa tuottavia ratkaisuja. Valinnassa on myös huomioitava kaapelointi- asennus- ja ylläpitokustannuksia. Yleensä kenttäväylävalinta säästää näissä rahaa kompensoiden kallimpaa hajautettujen laitteiden hintaa.

10 1.3 Ohjelmoitavan logiikan valinta Väyläliitynnät Laitetta valittaessa tulee myös pohtia sen väyläliityntöjä Järjestelmäväylillä tarkoitetaan nykypäivänä Ethernet-pohjaisia liityntöjä Näillä logiikka liittyy lähinnä toisiin logiikoihin hajautetussa ohjauksessa, käyttöliittymiin laitteen operointia varten tai sallii Internet-pohjaisen etäyhteyden ohjelmointia tai ylläpitoa varten. Sysmac CP1H, CJ1, CS1 ja NSJ-logiikoiden tukemia Ethernet tason protokollia ovat mm. FINS (Omron) Ethernet/IP ProfiNet Modbus/TCP Sysmac CP1H, CJ1 ja CS1-logiikoiden tukemia I/O- ja laitehajautus- eli kenttäväyliä ovat mm. DeviceNet Profibus-DP (-PA) CompoNet CANOpen CP1L voidaan liittä slavelaitteeksi DeviceNet ja Profibus-DP-väyliin

11 Ohjelmoitavan logiikan valinta Väyläliitynnät Myös nopeat CAN-pohjaiset ohjaukset ovat tyypillisiä liikkuvissa koneissa. CP1H, CJ1 ja CS1-logiikat voidaan liittää CAN-väyliin ja mihin tahansa CAN-protokollaan. Sarjaporttitason kommunikoinneissa on paljon valmistajakohtaisia protokollia Omronilla mm. Host Link, Compoway/F, NT Link, PLC Link, Yaskawalla Memobus, joka on johdettu yhdestä yleisimmästä RS-tason protokollasta, Modbus/RTU:sta. Sysmac-logiikat voivat kommunikoida minkä tahansa merkkipohjaista protokollaa (ASCII) käyttävän laitteen kanssa! Logiikkaohjelma, toimilohkot tai protokollamakrot tarjoavat tämän. Sarjaporttikommunikoinneissa on myös eri signaalitasoja RS232 1:1-kytkentään lyhyillä (< 20m) etäisyyksillä RS422 1:N-kytkentään myös pidemmillä etäisyyksillä. 2-johdin kytkentää kutsutaan nimellä RS485. Tätäkin voi käyttää, jos toinen laite ei tue RS422-kytkentää. USB ohjelmointiin helpottaa kaapelien ylläpidossa

12 1.4 Ohjelmoitavan logiikan valinta Ohjelmointi Ohjelmoitavuus vaikuttaa logiikan valintaan myös. Tähän liittyy ohjelmointiympäristökin. Ohjelmointimuotoja ovat relekaavio (LD), logiikkakaavio (FBD), käskylista (STL), lausekielinen Strukturoitu teksti (ST) sekä sekvenssivuokaavio (SFC). Monet laitteet tukevat myös toimilohko-ohjelmointia (FB). Nykyisten Sysmac CJ1 ja CS1-logiikoiden tukemia ohjelmointimuotoja CX-Onessa ovat LD, STL, ST, SFC. Toimilohkot FB sallivat LD tai ST-ohjelmoinnin. Monien suosima FBD puuttuu vielä. Tulossa kait Nykyisten Sysmac CP1 ja NSJ-logiikoiden tukemia ohjelmointimuotoja ovat LD tai STL. Toimilohkot FB sallivat LD tai ST-ohjelmoinnin. CP1L-J logiikat eivät tue toimilohkoja. Aika usein halutaan myös etäyhteys logiikkaan. Tätä helpottaa, jos esim.modeemituki on valmiina ohjelmointiympäristössä, kuten CX-Onessa.

13 1.5 Ohjelmoitavan logiikan valinta Muistit Muistien määrät vaikuttavat logiikan valintaan merkittävästi. Sovellusohjelmamuistin (UM) määrä ratkaisee sen, kuinka laaja ohjelma mahtuu logiikkaan. Kompaktilogiikoissa ohjelmamuisti on pienehkö (> 5kStep) sallien vain pienehkön ohjauksen, kun taas modulaarisissa se voi olla 100-kertainen. Nykyisin logiikoissa on riittävästi muuttujamuistia ohjelmamuistikapasiteettiin nähden. Jos kuitenkin on tarkoitus tallettaa valmistustietoja tai järjestelmästä kerättyä dataa logiikkaan, voi tämä tulla valintakriteeksi. Esim, jos logiikan ohjaamalla laitteella voidaan valmistaa 500 eri tuotetta ja kukin tuote sisältää 40 parametrisanaa, varaa tämä reseptiikka sanaa muuttujamuistia, paristolla varmennettua varmaankin. Joskus kyseeseen tulee myös ulkoisen muistin käyttö, jos logiikan on kyettävä käsittelemään tiedostoja. Sysmac CJ1, CS1 ja NSJ-logiikat tukevat CF-muistikortin käyttöä ohjelmasta käsin.

14 1.6 Ohjelmoitavan logiikan valinta Nopeus Pelkkä ohjelmakierron nopeus harvoin vaikuttaa logiikan valintaan. Tyypillisesti nopeutta arvioidaan laitteen kyvyllä lukea nopeita signaaleja ja ohjata lähtöjä nopeasti. Kompaktilaitteissa on sisäänrakennettu I/O normaalisti parametroitavissa keskeytyspohjaiseksi ja näin voidaan käsitellä jopa 100 khz luokan signaaleja sekä tuloissa että lähdöissä. Toisinaan toki helpottaa suunnittelua, kun logiikan nopeus ei rajoita toimintojen nopeutta laitteessa.

15 2 Sysmac -valintatyökalut / tuotteet / tuotevalitsin / ohjausjärjestelmät Täällä voi eri kriteereillä (I/O-määrät, liitännät) tehdä valintaa Muista myös tuoteluettelo

16 3 Sysmac ohjelmoitavat logiikat CP1L CP1H CJ1 CS1 NSJ Kaikki ohjelmoidaan ja ylläpidetään CX-One-ohjelmistolla! Kaikissa peruslogiikkakaavio-ohjelmointi on samanlaista! Siis yhteneväinen Sysmac logiikkaperhe!

17 3.1 Sysmac CP1L CP1L (CP1L-L ja CP1L-M CPU:t) on laajennettavissa enintään kolmella (CP1L-M) tai yhdellä (CP1L-L) CP1W-laajennusyksiköllä. CPU:n digitaali-io-pistemäärä on L-malleissa 10/14/20 ja M-malleissa 30/40/60 IO-pistettä. Ohjelmamuistin koko on L-malleissa 5 kstep ja datamuistin laajuus 10kW. M-malleissa ohjelmamuistin koko on 10 kstep ja datamuistin laajuus 32kW. Ohjelmamuistirakenne ja ohjelmoitavuus ovat kuten CP1H:ssakin Viimeksi ovat markkinoille ilmestyneet edulliset CP1L-J CPU:t. CP1L-J logiikat tukevat vain relekaavio-ohjelmointia, joka on tosin yhtenäinen isoveljien kanssa. CPU:n digitaali-io-pistemäärä on J-malleissa 14/20 ja se on laajennettavissa yhdellä CP1W-yksiköllä Ohjelmamuistin koko taas on J-malleissa 1 kstep ja datamuistin laajuus 10kW 10/14/20-pisteisiin CP1L-malleihin voidaan lisätä yksi sarjaportti ja 30/40-pisteisiin kaksi. Myös CP1W-DAM01-näyttöyksikkö voidaan asentaa porttiin 1 pieneksi paikallisnäytöksi.

18 3.2 Sysmac CP1H CP1H on laajennettavissa suoraan enintään seitsemällä CP1Wlaajennusyksiköllä ja/tai enintään kahdella CJ1-sarjan väylä- tai esim. analogiyksiköllä adapterin avulla. CPU:n digitaali-io-pistemäärä on 20/40 IO-pistettä, ja XA-malleissa on lisäksi sisäänrakennettuna 4 AD- ja 2 DA-liitäntää. Digtaali-IO on osin parametroitavissa keskeytyspohjaiseksi ja enimmillään tämän avulla saadaan neljän takaisinkytketyn pulssiohjatun paikoitusakselin sovellus. Ohjelmamuistin koko on 20 kstep ja datamuistin laajuus 32kW. Ohjelmamuistirakenne ja ohjelmoitavuus ovat kuten CS1/CJ1 (ver 3.0)- laitteissa. CP1H-laitteisiin voidaan lisätä CPU:hun kaksi sarjaporttia.

19 3.3 Sysmac CJ1 CJ1-laitteet ovat sisältäpäin tarkasteltuna samanlaisia kuin CS1- laitteet. Erottavat tekijät ovat pienempi fyysinen koko ja rajoittuneempi IO-kapasiteetti. CJ1-sarja koostuu CJ1G-H ja CJ1H-H sekä pienimmistä CJ1M-CPU:sta. Yhteensä näitä on tarjolla 13 eri CPU-vaihtoehtoa. Myös prosessinsäätö-cpu:t (CJ1G-P) ovat saatavissa sekä CJ1M-logiikoissa myös mallit, joissa on integroitu Ethernet-liityntä. Väyläliitännät ovat liki samat kuin CS1:ssäkin. Järjestelmä on täysin modulaarinen ja se rakennetaan ilman taustakehikoita kuten CQM1Hjärjestelmäkin aikoinaan. Yhteen riviin voidaan asentaa 10 yksikköä. Laitteiston paikallisdigitaali-io-pistemäärä on enintään 2560 IO-pistettä, jolloin se on laajennettu CPU-rivin lisäksi neljään riviin. Ohjelmamuistin koko on enintään 250 kstep ja datamuistin laajuus *32kW. Ohjelmamuistirakenne ja ohjelmoitavuus ovat kuten CS1-laitteissa.

20 3.4 Sysmac CS1 CS1-laitteet soveltuvat laajoihin ja nopeutta vaativiin ohjauksiin. CS1- sarja koostuu CS1G-H ja CS1H-H-logiikoista. Yhteensä näitä on tarjolla 9 eri CPU-vaihtoehtoa. Järjestelmä on täysin modulaarinen ja se rakennetaan taustakehikon/- kehikoiden päälle. Kehikossa on enintään 10 korttipaikkaa. Laitteiston paikallis-io-pistemäärä on enintään 5120 IO-pistettä, jolloin se on laajennettu CPU-kehikon lisäksi seitsämälle laajennuskehikolle. CS1- järjestelmässä voidaan käyttää C200H-sarjan IO-kortteja, powereita sekä myös osin C200H-laajennuskehikoita CS1-logiikoissa on mahdollista käyttää ylemmän tason väyläliitynnöistä Ethernet, Controller Link ja Sysmac Link-väyliä. Kenttäväylistä löytyy DeviceNet, Profibus-DP, CAN, CAN-Open, Sysmac Bus, Componet, Compobus/S-liitynnät. Myös Mechatrolink II liikkeenohjausväylämasterit on. Prosessinsäätöyksikkö on asennettavissa CPU:n sisään. Ohjelmamuistin koko on enintään 250 kstep ja datamuistin laajuus *32kW. Ohjelmamuistirakenne koostuu siis useista ohjelmista (taskeista). Ohjelmoitsija voi jakaa koko ohjauksen useisiin syklisiin ja keskeytystaskeihin. Näin muissakin CJ1 tai CP1-logiikoissa.

21 3.5 Sysmac NSJ NSJ-laitteissa on yhdistettty NS-käyttöpääte ja CJ1-logiikka, jossa on väyläliitäntä. Edestäpäin ei laitetta erota NS-käyttöpäätteistä. Syvyyttä on hieman enemmän ja taustapuolella näkyy logiikan sekä väyläliitännän näyttöjä ja liitäntöjä. Malleja on paljon, koska käyttöpäätteenä onns5/ns8/ns10 tai NS12, jossa voi olla myös Ethernet-liitäntä Logiikkana voi olla CJ1G-CPU45H (ver. 3.0) tai CJ1M-CPU13 (ver. 3.0) Kenttäväylämasteri voi olla DRM21 (DeviceNet), PRM21 (Profibus-DP master) tai CORT21 ( protokollavapaa CAN-liitäntä) Käyttöpääte ja logiikka keskustelevat keskenään sisäistä väylää pitkin. Logiikkaosaan voidaan myös kytkeä paikallisesti lisää erikois-io- tai väyläyksiköitä. Yhteydet CX-One-ohjelmistoista NSJ-laitteen osiin saadaan yhdestä pisteestä joko USB- sekä Ethernet-malleissa myös Ethernet-väylän kautta. USB-liitännän lisäksi näyttöosassa on kaksi RS232-porttia kuten kaikissa NS-näytöissä. Logiikkaosassa on yksi RS232-portti.

22 4 Väyläratkaisut Väyläratkaisuja käytetään silloin, kun ilmenee tarve siirtää/hajauttaa tietoa laitteilta toisille sarjamuotoisesti jotakin standardia käyttäen. Ethernet-lähiverkkoja käytetään, kun logiikoita halutaan kytkeä suoraan tehdasverkkoihin tai toisiin laitteisiin, joista löytyy Ethernet-liitännät. Tietoa voidaan siirtää suuria määriä. Ethernet/IP on teollisuuden laitteiden väliseen tiedonsiirtoon eritoten kehitetty ratkaisu. Edelliset ovat ylemmän tason väyliä, joissa voidaan siirtää suuria määriä ohjaus- ja tiladataa. Seuraavat ovat alemman tason kenttäväyliä, joissa taas siirretään pienempiä määriä IO-dataa. DeviceNet ja Profibus DP ovat tyypillisiä avoimia kenttäväyliä, joita käytetään IOohjausten hajauttamiseen. Myös Ethernet-liityntäinen ProfiNet. CompoNet on myös kenttäväylä, joka sopii erittäin nopeana pienten koneiden IOohjausten hajauttamiseen. CAN-väylät ovat erittäin nopeita ohjausväyliä, jotka siirtävät myös IO-dataa. Liikkeenohjaukseen on luotu omat nopeat väyläratkaisut, kuten Mechatrolink II

23 Väyläratkaisut esimerkkiprojektissa Ethernet (FINS) logiikoiden ja näyttöjen kommunikointiin, DeviceNet I/O- ja tamujen liityntään sekä Mechatrolink liikkeenohjauksiin. PT12 - NS8TQ01-V2 PLC10 CJ1G-CPU42P PLC11 CJ1M-CPU13 PT13 NS5TQ01-V2 PLC1,3,6,7 CJ1M-CPU ,3,6,7 SW Ethernet-Net node 00 Devicenet Net2 10 Devicenet Net GRT1-DRT +ID8 +ID4 +ID4 +ROS2 V7+PDRT GRT1-DRT +ID4-1 +OD4-1 +CP1-L V7+PDRT2 01 (Axis 0) MC20 TJ1-MC MC21 TJ1-MC (Axis 0) 00 SGDHA5+NS115 Mechatrolink II SGDHA5+NS115 GRT1-DRT +OD04 1

24 5 Harjoituksia valitse sopiva Sysmac-ohjaus Pieni pumppuasema 8DI +6DO +1AI + radiomodeemiyhteys päälogiikkaan Porttien valvonta ja ohjaus 6DI +DO + paikallinen käyttöliittymä (HMI) + etäliityntä valvomoon Kokoonpanosolu 30DI +16DO 4 paikoittavaa servoakselia paikallinen käyttöliittymä 50m pitkä tuotantolinja, jossa 4 valmistussolua 5 invertteriä kuljetinohjauksiin for conveyors 2 servoakselia (Posit) + noin 20DI +12DO + HMI / solu Linjalla PC-valvomo Turvajärjestelmä, joka kattaa sekä solu- että linjatason turvallisuuteen liittyvät ohjaukset (Cat3 / PL d)