Przemysł ciągle prze naprzód, a w jego szeregach gości coraz więcej technologii wykorzystywanych do tej pory jedynie w IT. Standardem stają się systemy wizualizacji oparte o technologie webowe, agregacja danych w chmurze i daleko idąca integracja z systemami zarządzania produkcją. Urządzenia automatyki także stają się bardziej SMART, IoT. Coraz częściej dużo większe znaczenie ma moc obliczeniowa i zdolności komunikacyjne urządzeń sterujących, niż liczba posiadanych wejść/wyjść. Ten aspekt bezproblemowo rozwiązywany jest za pomocą rozproszonych IO. I właśnie w ten segment idealnie wpisuje się dzisiejszy główny bohater artykułu, który dzięki Induprogress trafił w moje ręce – DELTA AX-8.
Duże możliwości w kompaktowej obudowie
No właśnie! Czym zatem jest DELTA AX-8? Widząc te urządzenie pierwszy raz, nie byłem zaznajomiony z jego dokumentacją ani specyfikacją. Szybki rzut oka podpowiedział mi że jest to komputer przemysłowy. Tego rodzaju obudowa jest charakterystyczna dla urządzeń tego pokroju.
Nawet niewielka nalepka z napisem Windows 10 IoT zdradza, co kryje się na pokładzie. Cztery pełnowymiarowe porty USB i port HDMI to złącza raczej niespotykane w standardowych sterownikach PLC, co wydawałoby się potwierdzać moją tezę. Jest jeszcze slot kart SD, ale ten w przypadku sterowników PLC akurat jest także standardem. Do tego gniazda RJ45, z których dwa to Gigabitowy LAN, natomiast trzeci port opisano jako ECAT (EtherCAT). Już on trochę kieruje w stronę sterowników PLC, aczkolwiek w IPC (Industrial PC) też jest spotykany.
Szalę w stronę sterownika PLC przechyla złącze dla przewodów elektrycznych. W komputerze (nawet przemysłowym) to raczej rzadki widok. Oznaczenia na obudowie sugerują wykorzystanie go jako złącza komunikacyjnego oraz wejść/wyjść cyfrowych tak jak w przypadku kompaktowego sterownika PLC. Chyba czas sięgnąć po dokumentację :).
3w1
Okazuje się, że mamy do czynienia z urządzeniem niemal wielofunkcyjnym. DELTA AX-8 to:
- Komputer przemysłowy:
- procesor Intel Celeron J1900 Quad Core 2.00 GHz
- 4GB pamięci RAM
- 32GB SSD
- Windows 10 IoT
- 2x Ethernet
- HDMI
- 4x USB 2.0
- slot kart SD
- Sterownik PLC:
- programowalny w DIA designer-AX (Codesys)
- 1x EtherCAT
- 1x RS-422 / RS-485
- 8DI/8DO szybkich
- Kontroler ruchu PAC:
- obsługa do 64 osi
- złącze enkodera inkrementalnego
- złącze enkodera absolutnego
- synchronizacja EtherCAT 1ms
Zanim przejdę do bardziej zaawansowanych funkcji, nadmienię tylko, że oznaczenia na obudowie i pierwsza o nich myśl nie były mylne. Rzeczywiście w komputerze przemysłowym zabudowano po osiem wejść i wyjść cyfrowych. I już ten fakt mocno mi się spodobał. Niektórzy z Was mogą sobie pomyśleć, że taka ilość i tak jest niewystarczająca do jakiegoś poważniejszego układu, więc równie dobrze można byłoby się posłużyć zdalnymi IO. Aczkolwiek większe systemy często potrafią być rozproszone, a sama jednostka sterująca znajduje się w innej szafie sterowniczej niż wyspa zdalnych IO. I nagle pojawia się prozaiczny problem, który może dotyczyć prostego monitorowania zasilania naszej głównej szafy. Stosując DELTĘ AX-8 zwykłe styki pomocnicze zabezpieczeń czy sygnalizacyjne zasilaczy podłączymy bezpośrednio. Nie ma potrzeby rozwiązań analizatorów i zasilaczy z komunikacją sieciową.
Zabudowane IO mogą oczywiście pełnić dużo większą rolę i sterować urządzeniami, a wszystko zależy od nas – jak będziemy chcieli je wykorzystać!
Na złączu znajdziemy też przyłącza dla enkodera inkrementalnego oraz absolutnego SSI, a także komunikacji szeregowej RS422/485 (Modbus ACSII/RTU). Zasilanie zostało wyprowadzone na oddzielne złącze i jest nim standardowe 24VDC o natężeniu maksymalnym 1.2A.
PS. Zastosowane złącza posiadają mechanizm blokady z dźwignią, dzięki czemu możemy bez narzędzi je odłączyć. Jednocześnie po montażu skutecznie zabezpieczają przed wypadnięciem. Niby drobiazg, a nierzadko staje się przydatnym elementem.
SoftPLC
Komputerów przemysłowych z możliwością wykorzystania jako PLC na rynku znajdzie się kilka. Takie urządzenia okrzyknięto hasłem SoftPLC, czyli PLC pod postacią oprogramowania uruchomionego na PC. W końcu komputery mają większe moce obliczeniowe i zdolności komunikacyjne, w związku z czym wydaje się to być dobrym pomysłem. W przypadku DELTY AX-8 oprogramowaniem tym jest DIADesigner, lecz nawet niewprawione oko zauważy tu wykorzystanie Codesys V3.5. Jest to jego wierna kopia, a wraz z urządzeniem dostajemy oczywiście bezpłatnie licencje na jego użytkowanie w dwóch wariantach: standardowa oraz CNC&robotics.
Nie ma załączonej licencji na wizualizację Codesys TargetVisu/WebVisu z prostego powodu. Delta posiada własne oprogramowanie DIAScreen-AX dostępne bezpłatnie z AX-8. Natomiast nic nie stoi na przeszkodzie, aby wykorzystać klasyczną wizualizację Codesys – wystarczy dokupić licencję. Wizualizację możemy uruchomić bezpośrednio za pomocą DELTY AX-8 i wyświetlić na dowolnym ekranie dzięki złączu HDMI, dzięki czemu nie ma konieczności zakupu paneli HMI. Użycie ekranu dotykowego pozwoli uzyskać nowoczesny sposób interakcji z systemem.
Możemy także wykorzystać inne systemy wizualizacji dzięki integracji za pomocą dostępnych protokołów wymiany danych. Za ich pomocą także skomunikujemy się w obrębie systemu z innymi jego komponentami czy sterownikami. Poniższe licencje są standardowo płatne, natomiast tutaj dostajemy je w pakiecie z urządzeniem:
- EtherCAT,
- Ethernet IP,
- OPC UA,
- Modbus ASCII/RTU,
- Modbus TCP/IP,
Podsumowując, pewnie jeśli podliczylibyśmy koszt wszystkich licencji dostarczanych z DELTĄ AX-8, po ich standardowych cenach ze sklepu Codesys-a, wyszłoby, że samo urządzenie dostajemy gratis! 🙂
Aplikacje napędowe
Delta AX-8 świetnie sprawdzi się w aplikacjach napędowych. W końcu ma aż dwa wejścia enkoderów na sobie i gniazdo specjalnie dla EtherCAT. Za jego pomocą można obsłużyć do 64 osi z cyklem synchronizacji 1ms. Do sterowania wykorzystywane są bloki funkcjonalne z bibliotek Codesys. Jest ich dużo już w podstawowej wersji. Natomiast wybierając CNC&robotics ich liczba rośnie kilkukrotnie. Dzięki nim możliwe będzie zrealizowanie tych nawet najbardziej skomplikowanych ruchów.
Synchronizacja napędów już sama w sobie jest zaawansowanym i ciekawym tematem. Jednak jest jeszcze jedne pole, na którym wyróżnia się DELTA AX-8. Są to „krzywki elektroniczne„. Jeśli jeszcze nie słyszałeś takiego pojęcia to w dużym skrócie krzywki elektroniczne odpowiadają funkcjonalnością krzywkom mechanicznym w których od kąta obrotu wału krzywki mimośrodowej lub o nieregularnym kształcie, zależy wysunięcie jakiegoś elementu posuwistego.
Działanie krzywki mechanicznej
Taki efekt dla krzywki elektronicznej uzyskuje się odpowiednio sterując np. serwomechanizmem z przekładnią śrubową. Zaprogramowanie funkcjonalności krzywek dostępne jest w kreatorze Codesys, zatem nie powinno to sprawić problemu lekko wprawionemu automatykowi.
Robotyka
Sterowanie robotami to również aplikacje napędowe. W końcu poruszamy odpowiednio ramionami robota za pomocą różnych napędów. Klucz do sukcesu nie leży jednak w samej zdolności wysterowania poszczególnych członów, ale wyznaczeniu parametrów tych ruchów i ich koordynacja, aby osiągnąć zadany przebieg efektora. Codesys posiada bibliotekę funkcji, realizujących zadania kinematyki w wielu różnych wariantach (SCARA, 6-osiowe, rownoległe, itd). Do ich przeprowadzenia napewno przyda się duża moc obliczeniowa DELTY AX-8.
Jak zresztą widać na załączonym zdjęciu, Delta dostarcza także gotowe rozwiązania robotyczne. Roboty typu SCARA oraz 6-osiowe wraz z zbazowanymi silnikami, oprzewodowane i z gotowym oprogramowaniem przygotowanym do obsługi robota. Dostępne możliwości wykorzystania są szerokie, a ich pole z pewnością rozszerzy funkcjonalność Conveyor tracking, polegająca na nadążaniu ramienia robota za zmieniającą się prędkością transportera. Jeśli zajdzie taka potrzeba, można integrować je także z systemami wizyjnymi.
Zrealizowane projekty
Firma InduProgress z powodzeniem wdrożyła już DELTĘ AX-8 w różnych projektach. Za sprawą opisanych powyżej funkcjonalności sprawdziła się w maszynach CNC do obróbki kamienia czy drewna. Zrealizowano także aplikację pakowania jednostkowego (tzw kartoniarkę) oraz obsługę linii produkcyjnej z robotem. Potwierdza to fakt, że urządzenie nadaje się do rozmaitych zadań i ma potencjał!
Delta to tajwańska firma, która jest producentem nie tylko komponentów automatyki i robotyki. Jej portfolio zawierają także systemy telecomów, stacji ładowania pojazdów elektrycznych czy komponentów do samochodów elektrycznych. Ich komponenty stosowane są przez światowych gigantów. Delta jest dostawcą elektroniki dla takich producentów jak Tesla czy Apple. Jest to naprawdę duży producent z rozbudowanym know-how.
Serwo w Codesys?
Delta AX-8 to między innymi kontroler ruchu, zatem nie omieszkałem dorzucić do tego artykułu choć kawałka instrukcji jak skonfigurować go do współpracy z serwomechanizmem. I tutaj warto nadmienić, iż Delta ma całkiem szerokie portfolio serwomechanizmów w seriach ASD-A2, ASDA-A2R, ASDA-A3, ASD-B2, ASDA-B3. Ale już więcej na ich temat nie będę się rozpisywał – chętni wyszukają w Internecie sami. Polecę tylko zerknąć na stronę InduProgress (o tutaj). Tymczasem konfiguracja dotyczy serwowzmacniacza w wersji B3-E, który uprzednio nieco trzeba sparametryzować. Przede wszystkim ustawiamy tryb pracy na EtherCAT – parametr P1.01, powinien być domyślnie ustawiony na 000C. Kolejny krok to zmiana ustawień krańcówek i wyłącznika bezpieczeństwa. Na cele testów je wyłączymy, czyli:
- Parametr P2.011 = 122.
- Parametr P2.012 = 123.
- Parametr P2.013 = 121.
Można już przejść do projektu w Codesys (tzn. DIADesigner-AX) i dodania do konfiguracji EtherCAT Master:
W zakładce General zaznaczamy opcję Automatic restart slaves. W celu resetowania alarmu AL.180 odpowiadającego za komunikację:
Teraz jeszcze wybieramy kartę przeznaczoną dla EtherCAT. Klikamy Browse, wybieramy ECAT i zatwierdzamy. Dzięki temu adres MAC zostanie odczytany automatycznie:
W drzewie projektu do naszego EtherCAT_Master dodajemy nowe urządzenie:
Z drzewa biblioteki urządzeń, wybieramy producenta, a następnie pożądany serwowzmacniacz:
Wybrane, dodane urządzenie pojawi się w drzewie projektu:
Dwukrotnie klikając przechodzimy do jego ustawień. Wybierając w zakładce General opcję Enable expert settings zostanie dodana zakładka Expert Process Data, która umożliwia modyfikację PDO:
W zakładce CoE Parameters domyślnie dodano dwa parametry odpowiadające za przekładnie elektroniczną, P1-44
oraz P1-45. Ich automatyczne ustawienie zapewnia konfiguracja osi i nie trzeba robić tego ręcznie. Niemniej warto je sprawdzić:
Dwukrotnym kliknięciem na dodaną oś AX1 przejdziemy do ustawień i parametryzacji. W zakładce General Setting
znajdują się ustawienia osi: typ, mechanika, przełożenie, przekładnia, kierunek itp:
W zakładce Homing Setting wybieramy tryb bazowania – Mode 35:
I to w sumie wystarczy. Możemy wgrać konfigurację do sterownika i przetestować sterowanie serwem.
Aby uruchomić serwo w trybie Jog należy z menu wybrać opcję Online Config Mode:
Wystarczy wybrać właściwości zadanej osi i przejść do zakładki Commisioning, gdzie mamy podgląd na podstawowe parametry serwa oraz możliwość sterowania nim za pomocą przycisków.
Tak skonfigurowanych osi, DeltaAX-8 może obsłużyć do 64, więc sporo pracy nawet przy dodawaniu do projektu będzie! Ale pozostając przy jednej osi, nie zostało już nic innego jak napisać program obsługujący ruchy serwa w trybie automatycznym, tak aby realizowało powierzone mu zadanie.
Podsumowanie
Delta AX-8 to naprawdę solidne urządzenie, które połączyło pełną funkcjonalność komputera przemysłowego z systemem Windows10 IoT, sterownika PLC i kontrolera ruchu. Sam fakt wykorzystania Codesys-a i szeregu licencji rozbudowujących funkcjonalność programową z pewnością spowoduje, że urządzenie bardzo dobrze zostanie odebrane na rynku. No i unikalny fakt posiadania cyfrowych we/wy i dla enkoderów – niewiele urządzeń może się tym pochwalić. Z tego co się dowiedziałem jest też przystępne cenowo, ale po szczegóły odsyłam do InduProgress:
Firma InduProgress posiada własne magazyny więc z dostępnością problemów nie będzie. Jeśli próbowałeś zamówić coś z komponentów automatyki w ostatnim czasie, to wiesz jak wygląda sytuacja na rynku. A jeśli pojawią się jakieś pytania to dział techniczny z pewnością pomoże.
Mi osobiście te urządzenie idealnie wpisało się w projekt, do którego niebawem przystąpię. Może zrewolucjonizuje także któryś z Twoich projektów?
