Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2019/11/sysmac_solution_section3_image_1.png

Sysmac – Platforma automatyzacji firmy Omron – Podstawowa konfiguracja komunikacji


Przeglądając aktualne rozwiązania oferowane przez firmę Omron w poszukiwaniu odpowiedniego systemu automatyki, można zauważyć, że obok standardowych sterowników swobodnie programowalnych PLC, znajduje się również kategoria urządzeń określana mianem „sterowników automatyki maszyn”.

Komponenty tego typu mają za zadanie koordynować pracę całej maszyny lub linii produkcyjnej, a więc sterować wszystkimi urządzeniami wchodzącymi w jej skład. Tego typu koncepcja określana jest przez firmę Omron jako Platforma Automatyzacji Sysmac.

Jej trzy podstawowe filary to:

  • jeden kontroler, sterujący pracą wszystkich komponentów automatyki,
  • jedna sieć komunikacyjna, umożliwiająca współpracę urządzeń i wymianę danych,
  • jedno środowisko programistyczne, pozwalające na obsługę każdego z elementów systemu.

Innymi słowy, Omron udostępnia użytkownikom narzędzie w postaci Sysmac Studio, za pomocą którego zaprogramują oni oraz skonfigurują w sposób kompleksowy system automatyki, składający się z urządzeń serii Sysmac oraz innych producentów, współpracujących ze sobą za pośrednictwem przemysłowej sieci EtherCAT.

Założeniem artykułu jest przedstawienie kolejnych czynności pozwalających na rozpoczęcie pracy z koncepcją Sysmac, które są podstawą do budowania skalowalnych systemów automatyki. Opisany zostanie niewielki, przykładowy projekt systemu, skupiając się przede wszystkim na aspekcie konfiguracji komunikacji pomiędzy urządzeniami składowymi.

Z uwagi na fakt, że producent udostępnia literaturę, opisującą wszystkie kwestie teoretyczne związane z komponentami automatyki Sysmac, artykuł będzie miał charakter czysto praktyczny. Na jego końcu zostanie zamieszczony spis dokumentów, z którymi warto się zapoznać przed przystąpieniem do pracy oraz w razie jakichkolwiek niejasności.


Przykładowy system automatyki

Urządzeniami wykorzystanymi do budowy przykładu są:

  • Sterownik automatyki maszyn – NJ101-9000 – 1 szt.
  • Łącznik sprzęgowy magistrali EtherCAT – NX-ECC203 – 2 szt.
  • Moduł wyjść cyfrowych – OD5256 – 2 szt.
  • Moduł wejść analogowych – AD4603 – 2 szt.
  • Moduł temperaturowy TS3101 – 1 szt.
  • Moduł zasilacza sterownika – NJ-PA3001 – 1 szt.
  • Zasilacz AC/DC – S8VK-C12024 – 1 szt.
  • Panel operatorski HMI – NA5-15W101 – 1 szt.
  • Dowolny przemysłowy switch ethernet’owy – 1szt.

Sposób podłączenia urządzeń został przedstawiony w sposób ideowy na poniższym schemacie.

Okablowanie systemu automatyki

Podstawowym krokiem, który należy zrealizować, jest prawidłowe wykonanie instalacji elektrycznej oraz komunikacyjnej urządzeń wchodzących w skład systemu.

Elementarną czynnością, która powinna poprzedzać każdą interakcję z urządzeniami automatyki, jest analiza dokumentacji technicznej dostarczanej przez producenta. Omron udostępnia szereg wskazówek umożliwiających prawidłowe podłączenie urządzeń serii Sysmac.

Sterownik automatyki maszyn NJ101-9000

Zasilając sterownik automatyki maszyn należy zwrócić uwagę na fakt, że nie ma możliwości podłączenia napięcia w sposób bezpośredni – należy użyć dedykowanego modułu zasilającego, podłączanego po lewej stronie urządzenia. Po połączeniu, dostarczy on wymaganą ilość energii poprzez wewnętrzną szynę zasilającą.

Dokumentacja określa dwa modele modułu zasilającego – NJ-PA3001 i NJ-PD3001, odpowiednio zasilane z 100 do 240 VAC lub 24 VDC.

Producent bardzo ściśle określa również jakich kabli należy użyć budując sieć EtherCAT i EtherNet/IP. Oczywiście Omron rekomenduje wykorzystanie gotowych kabli, których listę umieszcza w dokumencie. Najważniejszą informacją dla użytkownika jest jednak następująca specyfikacja:

Recommended EtherCAT and EtherNet/IP Communications Cables

Use Straight STP (shielded twisted-pair) cable of category 5 or higher with double shielding (braiding and aluminum foil tape) for EtherCAT.

Use Straight or cross STP (shielded twisted-pair) cable of category 5 or higher for EtherNet/IP.

Podsumowując:

  • Sieć EtherCAT – Niekrosowany kabel STP (skrętka ekranowana) kategorii 5 lub wyższej z podwójnym ekranem (oplot i taśma z folii aluminiowej),
  • Sieć EtherNet/IP – Niekrosowany lub krosowany kabel STP (skrętka ekranowana) kategorii 5 lub wyższej.

Kable należy podłączyć do gniazd zaznaczonych na poniższym rysunku. Odpowiednio, sieć EtherNet/IP – górne gniazdo, sieć EtherCAT – dolne gniazdo.

Moduły komunikacyjne NX-ECC203

Moduł komunikacyjny należy zasilić zgodnie ze schematem umieszczonym w dokumentacji. Należy zwrócić uwagę, że do urządzenia należy doprowadzić napięcie dwukrotnie – zasilanie modułu, a więc jego logiki, oraz zasilanie modułów wejść/wyjść podłączonych do NX-ECC203.

Kabel EtherCAT pochodzący z węzła typu Master (np. NJ101-9000) lub innego węzła sieciowego, należy podłączyć do gniazda opisanego jako „IN”, natomiast kabel wychodzący do kolejnego węzła, do portu typu „OUT”.

Moduły wejść/wyjść

Wykorzystane moduły IO są łączone z modułami komunikacyjnymi oraz ze sobą poprzez wsunięcie. Ich zasilanie oraz komunikacja odbywa się dzięki wewnętrznej szynie danych. Wykorzystane elementy nie wymagają dodatkowego zasilania.

W przypadku zwiększenia ilości łączonych elementów, należy mieć na uwadze wzrastającą konsumpcję energii. Obliczenia związane z zapotrzebowaniem prądowym modułów można wykonać wykorzystując sposoby zawarte w dokumentacji.

Panel HMI NA5-15W101

Zasilanie panelu operatorskiego napięciem 24 VDC odbywa się poprzez dedykowane złącze. W dokumentacji technicznej terminalu można znaleźć dokładny opis sposobu podłączenia zasilania oraz sieci EtherNet/IP do urządzenia. Poniższy rysunek wskazuje dokładną lokalizację portów, w tym złącza zasilania oraz portów komunikacyjnych.

Połączenie Sysmac Studio z systemem automatyki

Po popranym podłączeniu urządzeń pod względem elektrycznym oraz komunikacyjnym, można rozpocząć konfigurację w sposób software’owy.

Połączenie komputera ze sterownikiem NJ101-9000 można przeprowadzić na dwa sposoby: za pomocą kabla USB z wtyczką typu B lub kabla ethernet’owego. Zaleca się, aby pierwsza próba komunikacji odbyła się w sposób bezpośredni – pomijając hub USB lub ethernet’owy. Po poprawnym fizycznym połączeniu kontrolera z PC, należy uruchomić oprogramowanie Sysmac Studio i wybrać opcję „Connect to Device”.

W następnym kroku, należy wybrać „Controller” oraz jedną z dwóch opcji, w zależności od tego, w jaki sposób sterownik został podłączony do komputera: „Direct connection via USB” lub „Direct connection via Ethernet”.

Warto zaznaczyć, że jeśli sterownik został podłączony w sposób bezpośredni poprzez Ethernet, tzn. bez pośrednictwa hub’a lub router’a, określenie adresu IP urządzenia nie jest wymagane.

Po wyborze odpowiedniej opcji należy nacisnąć przycisk „Connect” na dole okna.

Poprawne połączenie ze sterownikiem spowoduje wyświetlenie następującego komunikatu informacyjnego.

Po zatwierdzeniu, aktualny status połączenia będzie można zaobserwować w prawym dolnym rogu programu w okienku „Controler Status”. Status „Online” można zaobserwować również w postaci żółtej linii w górnej części Sysmac Studio.

Po poprawnym połączeniu ze sterownikiem, do projektu można dodać panel operatorski HMI. W tym celu należy przejść w tryb „Offline”, kliknąć prawym klawiszem myszy symbol kontrolera znajdujący się w menu „Multiview Explorer”, a następnie opcję „Add Device”.

W wyświetlonym oknie, z list rozwijalnych należy wybrać konkretne urządzenie – w tym przypadku panel NA5-15W101.

Po zatwierdzeniu, w menu „Multiview Explorer” pojawi się nowo dodane urządzenie. Przełączanie się pomiędzy elementami automatyki znajdującymi się w projekcie jest możliwe poprzez wybór ich nazwy z listy rozwijalnej w górnej części wspomnianego menu.

Konfiguracja sieci EtherCAT

Podstawową czynnością, która powinna zostać wykonana na początku konfiguracji sieci EtherCAT, jest nadanie poszczególnym urządzeniom węzłowym unikalnego numeru identyfikującego ID.

Urządzenia NX-ECC203 zostały wyposażone w dwa wybieraki obrotowe. Pierwszy z nich odpowiada za ustawienie ID x10, (węzeł nr. 00, 10, 20, …) natomiast drugi, za wskazanie ID x1 (węzeł 00, 01, 02, …). Dodając odczyty z obydwu wybieraków, użytkownik może ustawić numery węzłów od 0 do 99.

Należy mieć na uwadze, że wybór wartości ID 00 uprawnia do nadania ID w sposób programowy.

Kolejnym etapem jest wstępna konfiguracja software’owa EtherCAT. Będzie ona polegała na stworzeniu topologii sieci w oprogramowaniu oraz wgraniu jej do urządzenia.

Pierwszym krokiem, który należy wykonać, jest rozwinięcie zakładki „Configuration and Setup” i wybranie opcji „EtherCAT”. W środkowej części okna programu pojawi się karta oznaczona „EtherCAT”, wyświetlająca aktualną konfigurację sieci.

Najbardziej podstawową metodą budowy sieci jest wybór kolejnych urządzeń z listy menu „Toolbox” i przenoszenie ich poprzez przeciągnięcie na kartę „EtherCAT”. Konfiguracją, od której należy rozpocząć, jest dodanie wszystkich węzłów sieciowych, znajdujących się w systemie automatyki. W tym konkretnym przypadku są to dwa moduły NX-ECC203.

Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie jakie moduły I/O zostały podłączone do każdego z węzłów sieciowych. Należy zwrócić uwagę, że dodanie modułów komunikacyjnych spowodowało pojawienie się ich instancji również w drzewku w lewej kolumnie projektu. Kliknięcie elementów listy, oznaczonych jako „Node 1”, „Node 2”, otworzy kartę umożliwiającą dodawanie modułów wejść/wyjść. Metoda edycji jest analogiczna jak w poprzednim przypadku – pożądane urządzenia należy znaleźć na liście i przeciągnąć w odpowiednie miejsce w konfiguracji sprzętowej.

W momencie, gdy architektura sieciowa widniejąca w Sysmac Studio będzie tożsama z rzeczywistym systemem automatyki, konfigurację należy wgrać do sterownika. Aby wykonać ten krok, należy rozwinąć pasek „Controller”, a następnie wybrać opcję „Transfer, To Controller…”.

W kolejnym oknie, użytkownik zostanie zmuszony do wyboru elementów, które zostaną przesłane do sterownika. Bardzo istotne jest odznaczenie wyróżnionej opcji, co spowoduje wgranie utworzonej architektury sprzętowej sieci EtherCAT. Ostatnim krokiem jest zatwierdzenie operacji poprzez wiśnięcie „Execute”.

Podczas transferu do kontrolera, Sysmac Studio wyświetli szereg okien, pytając czy w bezpieczny sposób można zatrzymać pracę urządzenia, a następnie, czy jest możliwe jej ponowne uruchomienie. Jeśli sytuacja spełnia wymogi bezpieczeństwa, na wszystkie pytania należy odpowiedzieć twierdząco.

Ta metoda jest najczęściej wykorzystywana w przypadku, gdy projekt w oprogramowaniu powstaje wcześniej niż fizyczny układ urządzeń.

Metodą oszczędzającą sporo czasu jest automatyczne wykrycie budowy sieci EtherCAT wcześniej przygotowanego układu automatyki. Zastosowanie tego sposobu wymaga połączenia „Online” z kontrolerem. Analogicznie jak to miało miejsce w poprzednim przypadku, należy otworzyć kartę „EtherCAT”, następnie kliknąć prawym klawiszem na główny węzeł, a więc „Master”, i wybrać opcję porównania i scalenia aktualnej konfiguracji sieciowej.

Rezultat procesu porównania fizycznej architektury sprzętowej oraz tej zadeklarowanej w oprogramowaniu można zaobserwować w kolejnym z wyświetlanych okien. Po lewej stronie przedstawiona została konfiguracja sieciowa w Sysmac Studio, w środkowym oknie konfiguracja wykryta przez oprogramowanie, natomiast po prawej porównanie obydwu oraz występujące różnice.

W celu zaimportowania wykrytej architektury, należy kliknąć przycisk „Apply actual network configuration” w dolnej części okna.

W przypadku, gdy obydwie konfiguracje są jednolite, rezultat porównania dla każdego z urządzeń jest określony jako „Matched”.

Po wgraniu konfiguracji sprzętowej należy sprawdzić poprawność działania sieci. W przypadku problemu z komunikacją, na sterowniku NJ101-9000 będzie się paliła lub mrugała dioda opisana jako „NET ERR”, znajdująca się obok portu EtherCAT.

Problem z komunikacją z którymś z modułów komunikacyjnych NX-ECC203 jest wskazywany poprzez mruganie diody opisanej jako „ERR” oraz „TS”. Analogiczna sytuacja będzie miała miejsce jeśli chodzi o moduły wejść/wyjść.

Charakter niepowodzenia komunikacji można określić wybierając opcję „Troubleshooting” w oprogramowaniu Sysmac Studio. Wyświetlone okno dostarcza wszystkich informacji niezbędnych do zniwelowania problemów.

Konfiguracja sieci EtherNet/IP

Kluczem do prawidłowego działania sieci EtherNet/IP jest prawidłowa konfiguracja urządzeń biorących udział w komunikacji.

NJ101-9000

Parametryzację sterownika automatyki maszyn należy rozpocząć od nadania unikatowego adresu IP urządzeniu. Będąc w trybie „Offline”, należy wybrać opcję „Built-in EtherNet/IP Port Settings” z listy rozwijalnej „Controller Setup” znajdującej się w menu „Configurations and Setup”.

W środkowej części okna należy wybrać ikonę „TCP/IP”, a następnie wprowadzić parametry sieciowe urządzenia. Jeśli do komunikacji wykorzystywany jest hub ethernet’owy, parametr standardowej bramy sieciowej można zostawić niewypełniony. W przypadku zastosowania router’a sieciowego, należałoby wprowadzić adres tego węzła.

Drugim krokiem jest wgranie konfiguracji sieciowej do urządzenia. Tą operację przeprowadza się będąc podłączonym do sterownika w sposób bezpośredni. Kolejne kroki są analogicznie jak miało to miejsce w przypadku sieci EtherCAT, a więc przejście w tryb „Online” oraz transfer konfiguracji do sterownika.

Kolejną czynnością którą należy wykonać jest podłączenie zarówno sterownika jak i komputera do hub’a ethernet’owego. Należy zwrócić uwagę, że po zmianie adresu IP sterownika, komputer najprawdopodobniej znajduje się w innej podsieci. Wymagana jest rekonfiguracja połączenia sieciowego poprzez przypisanie komputerowi unikalnego statycznego adresu IP, znajdującego się w tej samej podsieci do sterownik Omron.

Ponowne połączenie „Online” wymaga zmiany w parametrach komunikacyjnych Sysmac Studio. Można je znaleźć wybierając opcję „Controller”, a następnie „Communications Setup…”. W wyświetlonym oknie należy wybrać „Ethernet connection via a hub” oraz wprowadzić adres IP sterownika. 

Najlepszą metodą sprawdzenia poprawności parametryzacji sieci EtherNet/IP jest połączenie „Online” ze sterownikiem. Jeśli próba zakończy się powodzeniem, można przejść do konfiguracji połączenia z panelem operatorskim.

NA5-15W101

Najprostszym sposobem konfiguracji HMI jest wykorzystanie interfejsu użytkownika udostępnianego przez system urządzenia. Po uruchomieniu panelu, na ekranie należy wybrać opcję „Interface Settings”.

Kolejnym krokiem, który należy wykonać, jest wybór interfejsu Ethernet.

Okno, które zostanie wyświetlone, pozwoli na parametryzację połączenia sieciowego. Panelowi należy przypisać unikalny adres sieciowy znajdujący się w tej samej podsieci co sterownik i komputer. Następnie wprowadzone parametry należy zapisać przyciskiem „Apply”.

Kolejnym etapem jest konfiguracja panelu w projekcie Sysmac Studio. Po wybraniu HMI w „Multiview Explorer” należy wybrać opcję „HMI Settings”. Określenie parametrów połączenia wymaga wybrania opcji „TCP/IP” i wprowadzenia informacji analogicznych, jak miało to miejsce w poprzednim kroku.

Połączenie pomiędzy urządzeniami automatyki można sparametryzować rozwijając listę „Device References”, następnie „Internal Devices” i wybierając urządzenie, z którym będzie połączony panel. Jeśli sterownik został wcześniej dodany do projektu, jego parametry zostaną wpisane w to okno w sposób automatyczny.

Połączenie „Online” z panelem HMI wymaga konfiguracji połączenia Sysmac Studio, analogicznie jak miało to miejsce w przypadku sterownika PLC. Próba przejścia „Online” z HMI pozwoli na sprawdzenie, czy konfiguracja połączenia EtherNet/IP przebiegła pomyślnie. Końcowym krokiem, powinna być synchronizacja pomiędzy Sysmac Studio a urządzeniem. Transfer danych można przeprowadzić wybierając „Synchronisation, NA Device” z listy rozwijalnej opcji „HMI”.

Okno „Synchronisation” wyświetla różnicę pomiędzy danymi znajdującymi się w oprogramowaniu oraz w urządzeniu. Producent rozróżnił zsynchronizowane i nie zsynchronizowane informacje za pomocą kolorów opisanych pod tabelą. W celu wysłania danych należy wybrać opcję „Transfer To Device”.

Po przesyle, okno synchronizacji pojawi się ponownie, podsumowując cały proces.

Podsumowanie

Komunikacja między urządzeniami automatyki leży u podstaw filozofii platformy automatyzacji Sysmac. Opisane kroki, mogą stanowić bazę do integracji komponentów automatyki, zarówno za pośrednictwem sieci EtherCAT jak i EtherNET/IP. Zaprezentowany projekt jest niewielkim, ale pełni skalowalnym przykładem, który może zostać wykorzystany do budowy dużych architektur sieciowych, zarówno maszyn jak i linii produkcyjnych.

Bibliografia

W trakcie pisania artykułu korzystano z wiedzy technicznej zaczerpniętej między innymi z następujących dokumentów:

 

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Listopad 2019

Nagrodę Kurtka + zestaw gadżetów dostarcza ambasador konkursu, firma EATON.



Utworzono: / Kategoria: , ,

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • Rozwiązania wizyjne nadają się idealnie do zautomatyzowanych zadań kontrolnych i pomiarowych. Kamery wizyjne 2D i 3D firmy SICK sprawdzają się w ogromnej ilości aplikacji, polegających na pomiarze, lokalizacji, kontroli i identyfikacji. Nas...
  • Urządzenia firmy FATEK istnieją na rynku polskim od 2004 roku i stały się alternatywą dla już istniejących rozwiązań i urządzeń. Niezawodność, korzystna cena i możliwości sterowników PLC sprawiły, że zyskały one ogromne zainteresowanie prog...
  • EPLAN Electric P8 oferuje nieograniczone możliwości planowania projektu, tworzenia dokumentacji oraz zarządzania projektami automatyki. Zautomatyzowane tworzenie szczegółowych raportów opartych na schematach okablowania jest integralnym ele...
  • PR200 to uniwersalne i łatwe w obsłudze urządzenie zaprojektowane w plastikowej obudowie do montażu na szynie DIN jako alternatywa dla PLC. Przekaźnik jest dostępny w kilku wersjach dla napięcia stałego i przemiennego. Jest wyposażony w cyf...
  • RPI-1ZI-U24A, to przekaźnik  instalacyjny wytrzymujący maksymalny prąd załączania 120A w czasie 20ms. Przekaźnik ten dedykowany jest do załączania obwodów o wysokim prądzie początkowym, w szczególności do obwodów oświetleniowych, potwierdzo...
  • ÖLFLEX® CLASSIC 110 – elastyczny przewód sterowniczy do różnych zastosowań, w płaszczu z PVC, aprobata VDE, odporność na oleje, 300/500 V, również do YSLY lub YY CPR: informacje pod adresem www.lapppolska.pl Certyfikat zgodności VDE z...