Platforma Sysmac společnosti OMRON umožňuje vytvářet plně integrovaná řešení automatizace strojů zahrnující logické řízení, aplikace řízení pohybu, řízení robotických aplikací, řešení funkční bezpečnosti stroje, integraci kamerových systémů strojového vidění a přímou komunikaci s relačními databázemi SQL.
Základním stavebním kamenem je řídicí systém Sysmac NJ spadající do kategorie MAC (Machine Automation Controller), společným charakteristickým rysem celé platformy Sysmac je integrace jednotlivých komponentů pomocí rychlé komunikační sběrnice EtherCat a jejich podpora v softwarovém nástroji Sysmac Studio.
Sysmac NJ
Základním prvkem platformy Sysmac je řídicí systém Sysmac NJ. Procesor Sysmac NJ je standardně vybaven dvěma komunikačními sběrnicemi pro průmyslový ethernet: Ethernet/IP určený pro komunikaci velkého objemu dat s nadřazenou úrovní tvořenou operátorskými panely, SCADA/HMI nebo MES systémy a EtherCat pro připojení zařízení vyžadující rychlý synchronizovaný přenos dat zejména v aplikacích řízení pohybu a strojového vidění.
Logické jádro systému zabezpečuje výkon sekvenčního řízení, Motion jádro pak vlastní řízení pohybů a generování profilů pro servopohony. Důležitou vlastností je, že z hlediska programátorského přístupu jsou obě jádra zcela integrována, programátor není nucen řešit, pro kterou část systému je naprogramovaný kód určen a v rámci zápisu programu tedy může libovolně kombinovat sekvenční řízení s funkčními bloky pro aplikace řízení pohybu.
Klíčovou vlastností systému je, že výkon základní úlohy systému Sysmac NJ je důsledně synchronizován s výkonem Motion jádra a cyklem komunikační sběrnice EtherCat. Toto je důležité právě z hlediska aplikací řízení pohybu, kdy v rámci jednoho cyklu systému je zabezpečen výkon funkčních bloků pro aplikace řízení pohybu (MC funkčních bloků), následné zpracování generovaného požadavku v Motion jádru a přenos nových dat do servopohonu v následujícím cyklu sběrnice EtherCat, který je synchronizován s výkonem základní úlohy.
Řídicí systém Sysmac NJ1 je osazen procesorem s taktem 600 MHz, obsahuje 3 MB programové paměti a min. perioda vykonávání základní programové úlohy je 1 ms. Podporuje připojení až 64 Slave zařízení pomocí sběrnice EtherCAT. Je dostupný ve dvou variantách: bez podpory aplikací řízení pohybu a s jejich podporou až do počtu dvou os.
Procesory NJ3 a NJ5 jsou určeny pro středně náročné až náročné aplikace řízení strojů a linek. Programová paměť má velikost 5 resp. 20 MB a min. perioda základní programové úlohy je 0,5 ms. Standardně jsou vybaveny Motion jádrem s podporou až 64 os. Je osazen sběrnicí Ethernet a sběrnicí EtherCAT s podporou až 192 Slave zařízení.
Novinku v nabídce řídicího systému Sysmac představuje model NX7. Je určen pro splnění požadavků zákazníků v nejnáročnějších aplikacích. Výkon tohoto systému udává čtyřjádrový procesor i7 2.3 GHz. Velikost programové paměti je nadstandardních 80 MB, paměť dat je 256 MB. Obsahuje dva nezávisle konfigurovatelné Ethernet porty s podporou protokolu Ethernet/IP. Lze tedy s výhodou použít hardwarově oddělená komunikační rozhraní např. pro HMI úroveň a napojení do informačního systému podniku. Nechybí rychlá komunikační sběrnice EtherCAT pro připojení servopohonů, vzdálených IO, kamerových systémů s komunikační periodou až 125 mikrosekund. Celkový počet podporovaných zařízení na sběrnici EtherCAT je 512. Pro splnění náročných požadavků uživatelů systém obsahuje dvě nezávislá Motion jádra, která umožňují řídit aplikace obsahující až 256 os.
Frekvenční měniče MX2, RX
Pro řízení asynchronních pohonů umožňuje platforma Sysmac integrovat dvě řady frekvenčních měničů: MX2 a RX.
Frekvenční měniče MX2 podporují vektorové řízení bez zpětné vazby, vyznačují se tedy vysokým startovacím momentem od rychlosti 0,5 Hz. V Heavy duty režimu je přetížitelnost měniče 150 % po dobu 60 s, v Normal Duty režimu je jmenovitý proud měniče navýšen o 20% s přetížitelností 120% po dobu 60 s. Jsou standardně vybaveny bezpečnostní funkcí splňující PL-d dle ISO 13849. V nabídce jsou modely až do výkonu 15 kW.
Frekvenční měniče RX podporují vektorové řízení se zpětnou vazbou, rychlostní, momentové a poziční řízení. Jsou schopny dosáhnout plného momentu od rychlosti 0 Hz. V nabídce jsou modely do výkonu až 132 kW.
Měniče jsou integrovány do platformy Sysmac pomocí rychlé komunikační sběrnice EtherCat. Pro jejich nasazení v dalších aplikacích mimo platformu Sysmac lze využít sběrnice Profibus, DeviceNet, CompoNet, Mechatrolink II, Ethernet IP a Modbus RTU.
Servopohony Accurax G5
Výkonné a přesné servopohony jsou nezbytnými prvky v oblasti automatizace strojů a linek. Náročným požadavkům tohoto oboru vyhovují servopohony Accurax G5. Rotační motory s inkrementálním odměřováním jsou standardně vybaveny 20-ti bitovým, motory s absolutním odměřováním pak 17-ti bitovým enkodérem. Jsou dostupné ve výkonu 50 W až 15 kW, jmenovitým momentem 0,16 až 96 Nm, krátkodobé přetížení až 300%.
Pro aplikace s vysokými požadavky na dynamiku, rychlost a přesnost pozicování jsou určeny lineární servopohony. Lineární cívky a dráhy jsou vyráběny buď v technologii se železným jádrem („iron-core motors", dosahovaná rychlost až 10m/s, jmenovitá síla 48 N až 760 N) nebo s cívkami bez železného jádra („ironless motors", dosahovaná rychlost až 16 m/s, jmenovitá síla 26,5 N až 348 N, minimální chvění).
Lineární motory se dodávají samostatně jako komponenty nebo ve formě hotových lineárních os. V tomto případě je využita technologie cívek se železným jádrem a zákazník si může zvolit jmenovitou sílu osy od 48 N do 760 N, zdvih osy pak od 110 mm až do 2176 mm (případně i více). Tyto osy jsou rovněž vybaveny inkrementálním nebo absolutním optickým odměřováním s rozlišením až 50 nm. Opakovatelnost najetí na pozici je lepší než 1 μm, zrychlení až 50 m/s2.Pro větší síly je pak možné využít tandemového uspořádání (2 cívky za sebou nad jednou magnetickou drahou) nebo paralelní uspořádání.
Integrovaná komunikační sběrnice EtherCat v servodriverech je kompatibilní s profilem CoE-CiA402 Drive profile. Servodrivery G5 podporují cyklické synchronní řízení polohy (CSP), rychlosti (CSV), momentu (CST), profilové řízení polohy (PP). Pro zajištění maximální přesnosti synchronizace jednotlivých pohonů na sběrnici podporují servopohony G5 funkci distribuovaného času (DC) definovaného standardem EtherCat. Přenosová šířka pásma servodriverů je 2kHz, což zajišťuje vysokou dynamiku servopohonů OMRON. Servodrivery jsou standardně vybaveny bezpečnostní funkcí STO (Safe Torque OFF) dle IEC 61800-5-2, splňují PL-d dle ISO 13849-1 a SIL2 dle EN61508.
Robotické aplikace
V aplikacích typu sběru výrobků z dopravníku (pick&place) se stále častěji uplatňují Delta roboty. Systém Sysmac NJ umožňuje kombinovat standardní řízení a řízení Delta robotů v jednom zařízení a dosáhnout tak vysokého stupně integrace řízení.
Sysmac NJ podporuje řízení až 8-mi Delta robotů v cyklu 2 ms resp. 4 Delta robotů v taktu 1 ms. Mechanické provedení robotů umožňuje manipulaci s předmětem až do hmotnosti 2 kg v pracovním prostoru o průměru 1100 mm x 250 mm. Kvalitní provedení mechaniky robota zaručuje opakovatelnou přesnost manipulace lepší jak 0,3 mm a rychlost až 200 cyklů za minutu. Sysmac NJ obsahuje řadu funkčních bloků pro řízení Delta Robotů, definici uživatelských souřadnic, transformaci na souřadnice robota zajišťuje Sysmac NJ na systémové úrovni.
Sysmac NX I/O
Sysmac NX I/O představuje inovativní řešení vzdálených modulů pro připojení IO signálů poskytující vynikající výkon a rychlost přenosu signálů. Základním požadavkem kladeným na současný systém vzdálených I/O je, aby tento systém byl z hlediska uživatele „neviditelný". Tedy, aby z hlediska výkonu a odezvy systému nebylo nutno řešit, zda budou signály připojeny lokálně v rámci základní sestavy systému nebo vzdáleně po komunikační sběrnici.
Z hlediska hardwarové architektury je Sysmac NX I/O modulární systém skládající se z komunikačního modulu a vlastních IO modulů. Jeden komunikační modul podporuje připojení až 64 IO modulů. Výkon systému je dostatečně dimenzován tak, aby v každém komunikačním cyklu sběrnice EtherCAT byl do řídicího systému předán aktuální stav jednotlivých signálů. Interní sběrnice v rámci uzlu Sysmac NX I/O pracuje na taktu 3 GHz a je synchronizována s komunikačním cyklem sběrnice EtherCAT.
Sysmac NX I/O je vybaven jedinečnou technologií NsynX, která ve spojení s funkcí distribuovaného času sběrnice EtherCAT zajišťuje přidělení časové značky jednotlivým I/O signálům s rozlišením v jednotkách nanosekund a umožňuje tak vývojáři aplikace vyhodnotit přesný časový okamžik aktivace vstupního signálu a na základě této informace zvolit časový okamžik aktivace výstupního signálu.
Sysmac NX Safety
Nedílnou součástí návrhu a vývoje strojů je také řešení funkční bezpečnosti. Volba vhodné bezpečnostní strategie je klíčová při vývoji každého stroje a měla by být zvážena již v počáteční fázi návrhu. Její správná volba může výrazně ovlivnit náklady na životní cyklus stroje, zejména čas vývoje, náklady na údržbu stroje a identifikaci poruch při provozu.
Sysmac NX bezpečnostní kontroler a distribuované bezpečnostní IO moduly mohou být volně instalovány v rámci nového systému vzdálených IO modulů - Sysmac NX I/O. Integrace v rámci Sysmac Studio výrazně zjednodušuje návrh, konfiguraci, programování a údržbu systému a dovoluje tak výrobcům strojů získaný čas využít na zvýšení vlastní funkcionality a bezpečnosti stroje. Kombinace Sysmac integrované bezpečnosti a ostatních OMRON bezpečnostních komponent (bezpečnostní spínače, závory, pohony s integrovanou bezpečnostní funkcí) přináší výrobcům strojů výhodu v jednotném řešení celého řízení stroje.
Sysmac Studio
Sysmac Studio představuje jednotné vývojové prostředí pro celou platformu Sysmac integrující prostředky pro konfiguraci, programování, ladění, vizualizaci, simulaci a diagnostiku. Z jednotného prostředí je tedy možno konfigurovat a programovat řídicí systém, servopohony, frekvenční měniče, bezpečnostní aplikaci, kamerové systémy a operátorské terminály.
Sysmac Studio vychází důsledně ze standardu IEC 61131-3. Graficky orientované konfigurační prostředí umožňuje rychlou a přehlednou konfiguraci hardwarové struktury systému, konfiguraci sítě EtherCat, nadefinování priority a periody jednotlivých programových úloh, vlastní programování a ladění programu.
Editor programu obsahuje funkce automatické kontroly syntaxe a barevné odlišení proměnných a symbolů pro zvýšení přehlednosti. Kromě standardních IEC datových typů umožňuje definovat uživatelské datové typy, datové struktury, vícerozměrná pole základních datových typů i datových struktur, výčtové datové typy atd. Vlastní programování je symbolicky orientované. Podporované programovací jazyky jsou Ladder Diagram a Strukturovaný text.
Pro vytváření Motion úloh Sysmac Studio důsledně dodržuje PLC Open standard a využívá PLCopen Motion Control funkční bloky. Instrukční sada obsahuje velký počet funkčních bloků od základních pro pozicování bod-bod až po pokročilé funkční bloky určené pro Master-Slave vazby pohonů, elektronické vačky, elektronické převodovky, aplikace letmých nůžek atd.
Obdobně, řešení funkční bezpečnosti je z hlediska programování také orientováno na standardy, tj. využívá PLCopen Safety funkčních bloků.
Součástí Sysmac Studio je také výkonný simulátor programu a výsledné trajektorie Motion úloh včetně 3D grafické prezentace. Vlastní oživení a diagnostiku pak usnadňuje možnost logování proměnných v každém scanu programu.
Závěr
Sysmac platforma společnosti OMRON představuje jednotný výkonný koncept řízení strojů a výrobních linek, jehož klíčový komponent je řídicí systém Sysmac NJ. Tento řídicí systém zajišťuje integraci ostatních komponentů Sysmac platformy pomocí rychlé komunikační sběrnice EtherCat.
Důsledné dodržování standardů normy IEC 61131-3 a PLCopen přináší otevřenost řešení, která zajišťuje uživatelům nestát se „nedobrovolným zajatcem" jednoho konkrétního výrobce. NX bezpečnostní kontroler využívá PLCopen Safety funkčních bloků pro vývoj bezpečnostní aplikace a v kombinaci s podporou IEC 61131-3 a PLCopen Motion Control funkčních bloků v nadřazeném systému Sysmac NJ představuje Sysmac jednu z nejvíce otevřených platforem pro automatizaci strojů na trhu.
Kombinace výkonného řízení a integrace mechatronických systémů včetně řízení Delta robotů, systémů zpracování obrazu a funkční bezpečnosti v jeden homogenní celek vytvářejí ze Sysmac platformy systém, který definuje novou úroveň automatizace strojů a výrobních linek.
Omron Electronics s.r.o.
Jankovcova 53, 170 00, Praha 7
Tel. +420 234 602 602
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
http://industrial.omron.cz
