Новый высокопроизводительный ПЛК Delta Electronics серии AS300 - мечта машиностроителя

30.09.2017 10:03
40 000 шагов программы за 1 ms, одновременное управление 14-тью осями,1024 точки ввода/вывода, EtherNet/IP и MODBUS/TCP уже на борту процессора , языки МЭК 61131 LD, ST, SFC,CFC, множество интерактивных помощников ,конфигураторов, готовых функциональных блоков и диагностических инструментов, совместимость с серво и другим оборудованием многих фирм - в новом ПЛК Delta Electronics для машиностроения

В этой статье мы покажем, почему новый ПЛК AS300 является очень соблазнительным решением для производителей разнообразных линий и станков и познакомим с его основными особенностями.

Этот ПЛК разработала новая команда инженеров Delta Electronics, перешедшая из компаний, входящих в топ 3 мирового рейтинга средств автоматизации, которая стала известной благодаря  успешному  ПЛК AH500.

При разработке ставились цели максимально удовлетворить противоречивые требования серийных машиностроителей в цене, надежности, функциональности, простоте разработки и интеграции с оборудованием других фирм.

Название серии AS расшифровывается как Advanced Solutions или передовые решения, а ее лозунгом является System, Simplicity, Smart - системность, простота, интеллект.

Новый ПЛК Delta превосходит по функционалу и характеристикам почти все существующие ПЛК машиностроительного класса при существенно низкой цене.

Мощный

ПЛК построен на новой, 32-х разрядной системе на кристалле  (SoC) собственной разработки Delta, которая так и называется - AS300. Этот однокристальный компьютер выполняет за 1 ms сразу 40000 шагов среднестатистической программы, в которой 40% операций LD и 60% MOV.

Таким образом, за время срабатывания контакта электромеханического реле, которое составляет 20 ms, он вам успеет еще намайнить немного биткоинов ( шутка). Если же серьезно, то он более, чем в 10 раз быстрее, чем любой, далеко не медленный ПЛК Delta Electronics серии DVP.

Рис 1. SoC собственной разработки

Другим новшеством ПЛК является внутренняя  параллельная промышленная шина обмена данными между центральным процессором и модулями, в которой задержка ввода/вывода не зависит от числа модулей и всегда составляет 100 нс.

На борту процессора уже сразу есть все необходимое: встроенный ввод-вывод, поддерживающий позиционирование по 14-ти осям,высокоскоростные счетчики, аппаратные прерывания, микро SD карта, с рецептами и данными, порт Ethernet, который поддерживает MODBUS TCP и EtherNet/IP. В специальные слоты процессора можно установить функциональные карты, которые могут быть следующих типов:

• Контроллер RS-232

• Контроллер CANopen

• Аналоговый ввод-вывод

• 2 изолированных порта RS-232

 

Рис 2. ЦПУ - все на борту !

Основные характеристики процессорного модуля:

• Объем прикладной программы: 128К шагов

• 283 задачи (32 циклические, 251 по прерываниям различного типа)

• 1024 точки дискретного ввода/вывода

• максимум 32 модуля расширения

Эксперт в управлении движением

Управление движением - это основная функция контроллера для машиностроения. AS300 здесь предоставляет богатейший функционал.

Так, он  умеет работать сразу с 14-тью осями, с 8-мью по шине CANopen и еще с 6-тью с помощью обычных импульсных выходов.

Рис 3. Управление 14-тью осями.

При этом стоит отметить, что контроллер работает “на ура” не только с сервоприводом Delta Electronics, но и с любым другим, поддерживающим протоколы CANopen или импульсное управление, например с Lenze.

Помимо традиционного импульсного позиционирования из основной программы, предоставляется  удобный режим высокоскоростного позиционирования по простой таблице позиций, так называемый HSPO.  В этой таблице все понятно и без документации:

Рис 4. Таблица режима позиционирования HSPO

В режиме HSPO может быть задействовано до 12 осей одновременно.

Поддерживается так-же круговая и линейная интерполяция.

Для отладки позиционирования существует простая программа симуляции перемещений с отображением будущей траектории на графике

Рис. 5. Симулятор траектории

Каждый импульсный вход, расположенные на процессоре, имеет индивидуально настраиваемый цифровой фильтр, кроме того он может инициировать одно из 16-ти прерываний, которые обрабатываются “мгновенно”, в соответствие с приоритетом и  асинхронно с основным циклом процессора. Настройка выполняется с помощью удобного мастера.

Настройка синхронной шины управления движением CANopen выполняется за один шаг с помощью отдельного мастера, который называется CANopen Builder.

Нелишне будет подчеркнуть, что все упоминаемое выше и ниже программное обеспечение, технологические языки, мастеры, инструменты настройки и диагностики, у Дельты традиционно бесплатны, свежая версия всегда присутствует в центре загрузки на сайте.

Компактный и удобный

Дельта до сих пор считает, что место в шкафу является одним из дорогих ресурсов, который нужно экономить.

Поэтому AS300 во-первых небольшой. Его высота 88 мм соответствует размеру визитной карточки.

Рис 6. Компактная конструкция

Кроме того используются модули ввода-вывода высокой плотности - на 32 и 64 канала. Это и дешевле, удобнее и ускоряет монтаж с помощью готовых кабелей с клеммниками, предлагаемых Delta. В этом ПЛК Delta впервые отказывается от винтовых соединений в пользу пружинных, благодаря чему достигается анти вибрационная стойкость 3G.

Младшие ПЛК Delta не имеют традиционной “корзины” или пассивной объединяющей платы. Такая конструкция обладает рядом преимуществ. Во-первых уходит одно лишнее разъемное соединение и один элемент системы, что по теоретически повышает надежность. Во-вторых это просто дешевле.

Однако те, кто работал с такими ПЛК, наверняка сталкивался с определенными сложностями при необходимости замены любого внутреннего модуля расширения. Для замены приходилось двигать соседние модули по DIN рейке, освобождая пространство для расстыковки бокового разъема модуля.

В этот раз Delta придумала и запатентовала “умный” механизм, который позволяет быстро и без труда  заменять любой модуль, при этом корзины как не было, так и нет.

Для демонтажа нужно потянуть за специальное ушко и потом выдвинуть модуль. Установка еще проще - модель просто вдвигается с легким нажатием.

Рис.7. Простая замена модулей в конструкции без объединительной шины.

Просто интегрируется в промышленные сети

Благодаря встроенному Ethernet и поддержке EtherNet/IP и MODBUS TCP контроллер легко интегрируется с оборудованием других компаний и производства самой Delta Electronics. Поддерживаются топологии звезда и линейная.

Рис.7. Интеграция в промышленные сети

Что касается EtherNet/IP, то Delta Electronics делает ставку на этот протокол по многим причинам, а не только ради совместимости с Rockwell.

Он обладает многими важными преимуществами.

Во-первых он поддерживает явный и неявный обмен. Неявный обмен конфигурируется один раз, в последствии происходит двухстороннее отображение в реальном времени регистров одного устройства, например преобразователя частоты на регистры другого, например контроллера. Таким образом программист может не отвлекаться на организацию обмена и его диагностику, а сосредоточиться на основной логике работы.

Во-вторых это предсказуемый, детерминированный протокол, максимальная задержка в котором однозначно определяется количеством станций и заданным значением количества пакетов в секунду. И наоборот, всегда можно посчитать максимальное количество станций в сети, при котором будет обеспечиваться желаемая частота обновления информации. Для контраста , в MODBUS станция может вдруг задуматься на любое время, затормозив весь обмен и спасет только таймаут.

В-третьих это не только многомастерная сеть, но и сеть, поддерживающая обмен один к многим (multicast),один ко всем ( broadcast), а не просто между двумя устройствами. Т.е. устройство может слушать обмен между другими двумя устройствами, например.

В-четвертых сеть поддерживает топологию резервированное кольцо, которое восстанавливается менее чем за 3 ms для 50-ти узлов.

Ну и последнее, не по значению. В арсенале Delta Electronics имеется исчерпывающий набор мастеров , конфигураторов, средств интерактивной диагностики для комфортной и беспроблемной работы в этой сети.

Поэтому EtherNet/IP все чаще встречается  уже в базовых конфигурациях продуктов Delta Electronics и его легче и удобнее и безопаснее использовать вместо Modbus даже в монобрендовых проектах, построенных на оборудовании только этой компании.

Рис 8. Поддержка Ethernet/IP

Если у вас протяженная линия или станок, можно сэкономить на кабельной продукции и ее монтаже,применив  удаленное УСО. Для этого нам понадобится всего навсего один, так называемый SCM модуль, так как корзин, как вы помните в этом контроллере нет.

Рис 9. Удаленное УСО

К этому модулю пристегивается стандартное УСО высокой плотности. В этом модуле также есть слот для двух функциональных карт, один из которых понадобиться для установки контроллера CANopen для связи с главным ПЛК, зато во второй можно поставить  при необходимости что-то из списка RS-232, RS-422,RS-485.

Таких станций УСО может быть до 15 и отнесены они могут до 100 м от основного ПЛК и друг от друга. Время обновления информации - 1 цикл процессора, т.е.практически без разницы с локальным УСО за исключением обработки прерываний.

Программное обеспечение

AS300 программируется с помощью программного продукта Delta Electronics нового поколения, который называется ISPSoft.

Рис 10. Новый модульный ISPSoft.

В отличие от многих конкурентов, да и от предыдущего ПО Delta Electronics, появилась возможность избежать огромных, тяжело поддерживаемых  “простыней” программы, где все свалено в одно место. Сейчас можно выполнить декомпозицию проекта, более того, над каждым модулем может трудиться отдельный разработчик. Разработанные модули можно накапливать в базе знаний компании и повторно использовать в других проектах.

Более того, каждый такой функциональный блок можно закрывать своим паролем.

Как уже упоминалось, для программирования одновременно использовать 4 технологических языка стандарта МЭК-61131. Кто-то мыслит электрическими схемами, кто-то блок схемами алгоритмов, кому-то понятнее контакты и катушки, а кто-то просто хочет писать на языке программирования высокого уровня. Теперь все 4 могут одновременно работать над одним проектом.

Рис 11. 4 технологических языка программирования стандарта МЭК 61131

Оборудование конфигурируется без использования  аппаратных  переключателей с помощью специального мастера.

Рис 12. Конфигурация аппаратных средств.

В новых версиях программного обеспечения  стремились к тому, чтобы вся информация была под рукой и руководство пользователя не требовалось вообще.

Средства отладки

При работе с AS300 вам не потребуется не только документация, но и осциллограф.

Data scope / Data logger превращает сам AS300 с ноутбуком в запоминающий осциллограф с разрешением в 1 скан ЦПУ. Данные можно сохранять на карту SD, поддерживаются различные режимы запуска для отлавливания сбоев.

Рис 13. Купил AS300 - осциллограф в подарок!

Защита от кражи программного обеспечения

Машиностроителям приходится экспортировать свою продукцию в страны, где не работает защита интеллектуальной собственности и где их станок может быть без зазрения совести скопирован и размножен.

AS300, как никто другой защищает автора от кражи результатов его труда.

Рис 14. Защита от копирования ПО

Во-первых можно разрешить заказчику модифицировать и отлаживать тривиальные части программы, закрыв паролем те функциональные блоки, которые содержат авторское “ноу-хау”.

Во-вторых можно ограничить число загрузок программы, если речь идет о программировании серийного изделия

В-третьих можно просто запретить выгружать программу из ПЛК

В-четвертых программу можно намертво привязать к уникальному идентификатору ПЛК и она не будет запускаться на любом другом ПЛК

В-пятых можно защитить карту памяти - она будет читаться только на нужном ПЛК и через нее невозможно будет переписать программу на другой ПЛК.

Заключение

ПЛК AS300 несмотря на молодой возраст стремительно завоевывает популярность среди известных машиностроительных брендов.

Первые образцы AS300 уже доступны в Украине и  поступили на склад RTS-Ukraine - официального партнера Delta Electronics. Пишите нам сейчас и мы вышлем Вам образец для тестирования !

Подробнее: