TECOMAT - dynamiczny węzeł komunikacyjny

Sterownik PLC łączący różne standardy sieciowe
TECOMAT - dynamiczny węzeł komunikacyjny
Sterowniki TECOMAT są długo oczekiwaną odpowiedzią na postępującą presję klientów
domagających się zniesienia barier monopolistycznych narzucanych przez systemy PLC
hermetycznie zamknięte i ograniczające możliwości wymiany danych z urządzeniami
zewnętrznymi pochodzącymi od firm trzecich.
Programowalne kontrolery TECOMAT wyznaczają tendencje rozwojowe nowoczesnej automatyki
przemysłowej pozwalając połączyć, jakże często odmienne, systemy pochodzące od różnych
producentów. Wyjątkowo duża prędkość wykonywania instrukcji, dynamiczne jednostki centralne,
topografia komunikacyjna pozwalająca na zwiększenie odległości pomiędzy nodami i bogaty zbiór
zintegrowanych technologicznych bloków programowych są cechami wyróżniającymi. Aplikacje
obejmują rozwiązania scentralizowane nadzorujące poszczególne maszyny czy gniazda
produkcyjne jak i systemy rozproszone, rozległe i zdalnie zarządzane. Zarówno najmniejsze
jednostki centralne rodziny TECOMAT Foxtrot jak i większe, kompaktowe TECOMAT TC650
oraz najbardziej rozbudowane, modułowe TECOMAT TC700 mogą stanowić węzły sieciowe
pozwalające na integrację komponentów bazujących na protokołach Profibus DP, Modbus, CAN,
CIB, EPSNET, EPSNET-F, UDP/TCP/IP z wykorzystaniem standardów elektrycznych RS232,
RS485, RS422 i mediów typu skrętka, kabel koncentryczny czy kabel energetyczny. Moduły CPU
wyposażone są w porty szybkiej komunikacji Ethernet oraz w zintegrowany Web Serwer
pozwalający na łatwą implementację dedykowanych stron internetowych. Oferowane systemy
obejmują także pełną gamę rozwiązań łączności bezprzewodowej do wymiany danych w
środowiskach przemysłowych RFox oraz transmisji danych w formie pakietów GPRS czy krótkich
komunikatów SMS. Zasadnicza przewaga systemów TECOMAT nad innymi rozwiązaniami
wynika z implementacji wszystkich wymienionych rozwiązań komunikacyjnych zarówno w
sterownikach najmniejszych jak i tych kontrolujących rozległe i duże instalacje technologiczne,
przez co ich możliwości aplikacyjne dominują w rozwiązaniach praktycznych.
Struktura komunikacyjna sterowników TECOMAT
Jednostka centralna sterownika TECOMAT dysponuje szeregiem kanałów komunikacyjnych, a
wśród nich:
- kanał /CH1-CHx/ do swobodnie konfigurowanej transmisji sieciowej z wybranymi protokołami
komunikacji szeregowej
- kanał Fast Ethernet 10/100Mb do realizacji połączeń z sieciami globalnymi
- kanał RFox do komunikacji bezprzewodowej o zasięgu lokalnym w środowisku przemysłowym
- kanał USB do realizacji połączeń Point-to-Point, programowania i diagnostyki bezpośrednio przy
maszynie
- kanał TCL2 /magistrala systemowa/ do bezpośredniej rozbudowy peryferiów systemu sterowania
- kanał CIB do integracji urządzeń sieci elektroinstalacyjnej
Kanały komunikacyjne są kompletnymi zespołami portów przyłączeniowych pozwalającymi na
rozbudowę wieloodgałezieniowej struktury komunikacyjnej operującej jednocześnie w
środowiskach lokalnych i globalnych. Jednostka centralna sterownika umożliwia wieloprotokołową
koordynację zarówno komponentów obiektowych obsługiwanych maszyn i urządzeń jak i bieżącą
współpracę skoordynowaną z innymi sterownikami kompletnego systemu technologicznego oraz
komunikację globalną z systemami zarządzania dyspozytorskiego, raportowania i archiwizacji.
Protokoły komunikacyjne
Sterowniki TECOMAT oferują szeroką gamę protokołów komunikacyjnych, za pomocą których
można dołączyć urządzenia zewnętrzne. Protokoły te obsługiwane są przez kanały komunikacji
szeregowej CH1-CHx, USB oraz przez złącze Ethernet. Oferowane są dwa sposoby obsługi
protokołów bądź w trybie parametryzacji kanału CH1, bądź przez zastosowanie wsuwanych
modułów elektronicznych konfigurujących pozostałe kanały dedykowanej obsłudze wybranego
protokołu.
Moduły elektroniczne z zaimplementowanymi protokołami lub uniwersalne, obsługiwane
programowo:
- Moduł Profibus DP – do obsługi urządzeń zewnętrznych komunikujących się protokołem
Profibus
- Moduł M-Bus – do obsługi urządzeń komunikujących się protokołem MODBUS
- Moduł CAN – do obsługi urządzeń komunikujących się protokołem CAN
- Moduł RS232 – do obsługi urządzeń komunikujących się w standardzie RS232 /standard ten
pozwala na transfer na odległość nie przekraczającą 15 m z szybkością maksymalną 20 kbit/s/
- Moduł RS485 – do obsługi urządzeń komunikujących się w standardzie RS485 /standard ten
umożliwia transmisję na większe odległości ok. 1500 mb., gdyż dzięki nadajnikowi różnicowemu
zapewnia wystarczającą odporność na zakłócenia i interferencje mogące mieć wpływ na zdudnianie
sygnału użytkowego. Standard ten ogranicza jednocześnie ilość użytkowników do 32/
- Moduł RS422 – do obsługi urządzeń komunikujących się w standardzie RS422 /zbliżony w
konfiguracji do RS485 lecz o mniejszym znaczeniu w aplikacjach przemysłowych/
- Moduł I/O – do dołączenia jednostek peryferyjnych rozszerzających system sterowania
Proces konfigurowania systemu komunikacji, a przez to i wybór trybów wymiany danych,
realizowany jest przez jednolite narzędzie Mosaic. Rodzina TECOMAT standardowo oferuje bogatą
bibliotekę driverów, które implementowane są dla obsługi peryferiów w wybranych trybach
wymiany danych.
Tryby wymiany danych:
- PC – służy do połączenia sterownika PLC slave do systemu master /PLC, PC.../ przez sieć
EPSNET. Driver obsługuje kanały komunikacyjne CH1-CHx, USB i kanał Ethernet (protokół
TCP/IP-UDP). Wymiana danych na żądanie jednostki master. Połączenie służy budowie struktury z
wieloma uczestnikami w przypadku zastosowania modułu RS485 lub Point-to-Point w przypadku
wykorzystania innych kanałów bez stosowania tego modułu.
- PLC – tryb służy do budowy struktury wielosterownikowej i natychmiastowej, bezpośredniej
wymiany danych z innymi kontrolerami TECOMAT lub TECOREG pomiędzy wspólnymi
/dedykowanymi wyłącznie do tego celu/ obszarami pamięci /do 32 CPU/. Przekazywanie danych
następuje w każdym cyklu pracy sterownika jak do obszarów pamięci własnej. Zaimplementowany
protokół EPSNET-F. Driver obsługuje kanały komunikacyjne CH1-CHx, USB i kanał Ethernet
(protokół TCP/IP-UDP). Połączenie służy budowie struktury z wieloma uczestnikami w przypadku
zastosowania modułu RS485 lub Point-to-Point w przypadku wykorzystania innych kanałów bez
stosowania tego modułu.
- MPC – służy do budowy struktury sieci komunikacji typu multimaster, w skład której wchodzą
zarówno jednostki typu master jak i jednostki typu slave. Połączenie wymaga zastosowania modułu
RS485 dla realizacji struktury sieci wielokomponentowej. Tryb powala na konfigurowanie systemu
łączącego sterowniki TECOMAT, TECOREG i komputery PC wymieniające informacje
protokołem EPSNET w pakietach do 238 bajtów.
- UNI – tryb służy do wymiany danych informacyjnych o charakterze uniwersalnym bez
konieczności ich późniejszej weryfikacji. Tryb ten może być wykorzystywany jest do przesyłania
informacji i komunikatów w łączności z urządzeniami peryferyjnymi takimi jak drukarki, panele
operatorskie i wyświetlacze, czujniki obiektowe, zadajniki, falowniki czy czytniki kodu
kreskowego lub kamery. Driver obsługuje zarówno kanały łączności szeregowej jak i Ethernet.
- MDB – tryb służy do obsługi połączenia sieciowego z urządzeniami wymieniającymi dane w
standardzie protokołu Modbus, np. w łączności z systemami wizualizacji bez możliwości
wykorzystania uniwersalnej platformy jaką daje OPC Server. Sterownik TECOMAT pracuje w
takim przypadku w trybie slave. Połączenie służy budowie struktury z wieloma uczestnikami w
przypadku zastosowania modułu RS485 lub Point-to-Point w przypadku wykorzystania innych
kanałów bez stosowania tego modułu. Driver obsługuje kanały komunikacyjne CH1-CHx, USB i
kanał Ethernet (protokół TCP/IP-UDP). Sterownik TECOMAT może być widoczny przez innego
użytkownika sieci jak jednostka centralna MODICON 884 dzięki emulacji, którą wystarczy
wywołać w procesie parametryzacji. Tym sposobem tworzona jest brama mogąca łączyć
rozwiązania bazujące na sieci Modbus z innymi, np. Profibus DP. To wyjątkowa cecha wśród
sterowników dostępnych na rynku.
- PFB – tryb służy do wymiany danych w strukturze sieci Profibus DP. Sterownik TECOMAT
przejmuje rolę organizacyjną pracując w trybie master i umożliwia połączenie do 32 jednostek typu
slave. Mogą to być inne sterowniki, bądź pojedyncze urządzenia peryferyjne struktury
rozproszonej. Wymiana danych jest niezależna od cyklu pracy sterownika przebiegając
asynchronicznie od realizacji pętli programu użytkownika. Zgodnie ze standardem Profibus DP,
transmitowane dane są odświeżane w każdym cyklu programu interfejsowego. Połączenie służy
budowie struktury z wieloma uczestnikami w przypadku zastosowania modułu RS485 lub Point-toPoint w przypadku wykorzystania innych kanałów bez stosowania tego modułu.
- UPD – tryb służy do wymiany informacji z urządzeniami specjalizowanymi przekazującymi dane
w konwencji równoległej.
- DPS – tryb służy do wymiany danych w strukturze sieci Profibus DP. Sterownik TECOMAT
stanowi węzeł typu slave. Wymiana danych przebiega z prędkością do 12MBd.
- CAN – tryb służy do wymiany danych pomiędzy węzłami sieci CANopen. Sieć skonfigurowana
na bazie protokołu CAN z reguły obsługuje jednostki autonomiczne, pracujące niezależnie od
innych urządzeń sieciowych. Sterownik TECOMAT przyjmuje rolę aktywnego węzła mającego
wpływ na przebieg procesów organizacji przebiegu transmisji. Można dokonać porównania do
trybu pracy master.
- CAS – tryb wymiany danych pomiędzy węzłami sieci CANopen. Sterownik przejmuje rolę
biernego użytkownika o cechach slave, którego zadaniem jest jedynie emisja sygnałów użytkowych
bez partycypacji o organizacji pracy sieci.
- CAB – tryb wymiany danych pomiędzy węzłami sieci CANopen, których konfiguracja ma
charakter połączenia równoległego. Możliwa jest obsługa do 15 węzłów w tej konfiguracji.
- CSJ – tryb jednoczesnej wymiany danych pomiędzy dwoma niezależnymi sieciami CANopen.
Sieć EPSNET i EPSNET F
- Sieć EPSNET stanowi rozwiązanie typu master-slave umożliwiające także pracę w trybie
multimaster. Transmisja danych odbywa się na żądanie jednostki nadrzędnej, która w aktualnym
momencie zarządza siecią. Liczba węzłów zależy od użytego medium transmisyjnego i jest z reguły
ograniczana do 126.
- Sieć EPSNET F stanowi rozwiązanie typu monomaster, którego wszystkie węzły pracują w trybie
slave. Struktura umożliwia natychmiastową wymianę danych bezpośrednio pomiędzy
dedykowanymi obszarami pamięci roboczej współpracujących urządzeń w celu zminimalizowania
opóźnień wymiany informacji pomiędzy współpracującymi węzłami. Sieć ta jest często
wykorzystywana dla niezależnej transmisji danych istotnych bądź natychmiastowych, kierowanych
bezpośrednio do obszarów pamięci roboczej innego sterownika. Daje to bardzo dużą przewagę
technologiczną uniezależniając koordynację danych istotnych i alarmowych od transmisji danych
użytkowych pomiędzy sterownikami, które mogą być jednocześnie połączone siecią EPSNET dla
wymiany innych informacji i danych dotyczących przebiegu procesu. Rozwiązanie to jest
szczególną cechą predystynującą sterowniki TECOMAT do wykorzystania w aplikacjach
wymagających błyskawicznej reakcji systemu na zachodzące zjawiska technologiczne.
Podsumowanie
Opisane funkcje komunikacyjne są dostępne w każdej jednostce centralnej rodziny
TECOMAT, co znacznie upraszcza proces projektowania oraz w poważny sposób obniża koszty
kompletnych instalacji przy jednoczesnej maksymalizacji wydajności technologicznej
zastosowanego rozwiązania. Istotna jest jednolitość struktury programowej i narzędzi inżynierskich.
Do obsługi projektowej i serwisowej wystarczające jest korzystanie z programu Mosaic, który w
każdej chwili jest dostępny w sieci Internet. Nie są wymagane ani żadne specjalne wersje języka
programowania ani różne, jakże często odmienne typy narzędzi projektowych, które trzeba
stosować oddzielnie do „małych” bądź „dużych” sterowników pomimo, że ich nazwy czasami
sugerują, iż należą do jednej rodziny wyrobów a co więcej, pochodzą od jednego producenta.
Struktura wymiany danych stanowi, że TECOMAT jest ultranowoczesnym rozwiązaniem na miarę
potrzeb specjalistów profesjonalnie związanych z automatyką przemysłową. Użytkownicy
podkreślają wysoką jakość urządzeń, a ekonomiści chwalą ten system za jego cenę, która dobrze
odzwierciedla preferencje klientów, zwłaszcza w okresie kryzysu finansowego. Na uwagę zasługuje
bezpośrednia dostępność do wyrobów z serii TECOMAT, których pełną obsługę na rynku polskim
powierzono firmie EMEA Gateway.
Przykłady konfiguracji systemu komunikacji
Wymiana informacji siecią EPSNET w strukturze multimaster lub monomaster - MPC /węzeł
pracujący w trybie master/ i PC /węzeł typu slave/.
Połączenie kablowe /sieć telefoniczna, sieć telewizyjna, sieć energetyczna/ z wykorzystaniem
modemów
Wymiana danych siecią bezprzewodową z wykorzystaniem radiomodemów
Wymiana danych z wykorzystaniem połączenia optycznego
Komunikacja bezprzewodowa z połączeniem przemysłowym systemem GSM