Společnost SMC je hlavně dlouhodobě historicky známá jako výrobce pneumatických komponent. Nicméně s rozvojem a rychle rostoucím sektorem průmyslové automatizace se rozvíjí i ve směru řízení a komunikace.
Letošní její novinkou je bezdrátový komunikační systém s označením EX600-W, který funguje jako systém bezdrátových vstupů/výstupů přístupných z PLC pomocí průmyslového EtherNet/IP nebo Profinetu. Umožňuje tak místo klasických vzdálených I/O modulů (Remote I/O) napojené k PLC přes drátovou sběrnici EtherNet/IP nebo Profinet, bezdrátově překlenout až 10 m vzduchem. V případě přímo nabídky společnosti tak doplňuje rozšiřuje drátovou verzi vzdálených I/O systému EX600 o její bezdrátovou verzi EX600-W.
Co je bezdrátový systém EX600-W ?
Bezdrátový komunikační systém SMC EX600-W slouží bezdrátové komunikaci s moduly různých snímacích vstupů a řídících výstupů z libovolného PLC v průmyslové hale až na vzdálenost 10 m a to jak na tzv. přímou viditelnost (tj. bez překážek mezi vysílací a přijímací jednotkou), tak i nepřímou (tj. nějaké objekty jsou v přímé cestě), kdy se využívá odrazu nosné vlny od okolních objektů, případně využitím jiné přijímací jednotky v přímé viditelnosti jako přenašeče (jednotka přenos přijme, ale nezpracuje a vyšle cílové přijímací jednotce).
Bezdrátový komunikační systém EX600-W umožňuje přenos nejen na přímo viditelnost, tedy i na zařízení umístěná v zákrytu za jinými.
Systém EX600-W není postaven na žádném doposud standardizované technologii. Aby bylo dosaženo co nejlepších parametrů a spolehlivé komunikace v obvykle na bezdrátovou komunikaci velmi náročném zarušeném průmyslovém prostředí výrobních hal, nakonec s vývojáři společnosti SMC rozhodli navrhnout a vytvořit zcela vlastní systém. Nicméně protože je založen na samostatně použitelných vysílacích/přijímacích jednotkách Master a Slave, které s okolím komunikují prostřednictvím standardních průmyslových sběrnic EtherNet/IP nebo Profinet, resp. standardizovaných dvoustavových a analogových vstupů a výstupů, je možné SMC bezdrátovou komunikaci použít i s komponentami jiných výrobců, ať již se PLC nebo průmyslových PLC týče na straně Master jednotky, tak různých senzorů, jednotek motorů či ventilů na Slave straně.
Přehled možností bezdrátové komunikace SMC EX600-W.
Maximální komunikační dosah 10 m je z pohledu praxe zcela dostačující pro překlenutí vzdálenosti mezi umístěním pevné a pohyblivé části stroje a na druhou stranu odolnější proti rušivým okolním vlivům, ať již jimi jsou různá rušivá elmag. pole generovaná různými zařízeními (frekvenčními měniči motorů, elmag. senzory a detektory), nebo další bezdrátová komunikační zařízení typu mobilní telefon, PC s WiFi, Table s Bluetooth připojením k PLC, RFID apod.
Orientační přehled obsazenosti a rušení frekvencí v průmyslovém prostředí.
Bezdrátová technologie SMC použitá u EX600-W je v mnoha základních směrech velmi podobné technologii WiFi či Bluetooth. Podobně jako ony využívá volně použitelné bezlicenované frekvenční pásmo okolo frekvence 2,4 GHz. Tohoto pohledu je možné systém nasadit kdekoliv bez potřeby jakýchkoliv povolení. Dle informací, které uvádí výrobce, bylo také použití tohoto frekvenčního pásma voleno z důvodu "imunity" proti elmag. rušení vznikající při sváření nebo od rušení generující frekvenční měniče svým spínáním velký el. proudů různých pohonů. Případná vyskytující se rušení ovlivňující samotný přenos jsou pak eliminována technologií FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum = přeskakování nosných frekvencí v rámci přenosového frekvenčního pásma) provádějící každých 5 ms změnu nosné frekvence komunikace na jinou sousedící v rámci povoleného spektra frekvencí 2,403 až 2,481 GHz. V nejhorším případě tak může dojít jen k ojedinělé ztrátě jednoho přenášeného paketu a ne k "odstavení" celé komunikace.
Systém přepínání nosné komunikační frekvence FHSS umožňuje omezi vliv rušení na přenos (vlevo) a proti neautorizovanému přístupu zvenčí je přenos šifrován.
Komponenty systému EX600-W
Základní a nutnou složkou bezdrátové komunikace EX600-W je použití alespoň "vysílacího" Master modulu EX600-WEN/PN a "přijímacího" Slave modulu EX600-WSV (vysílací a přijímací je v uvozovkách, protože v zásadě komunikace je samozřejmě obousměrná, nicméně Slave jednotka vysílá až po přijetí požadavku/ pokynu od Master jednotky). Master modul je nutné přes konektor napájet ze zdroje 24 VDC a po komunikační sběrnici EtherNet/IP (verze EX600-WEN) nebo Profinet (verze EX600-WPN) je drátově napojena na nadřazený řídící systém (PLC, PC apod.).
Sama Master jednotka tedy nefunguje jako řídící automat, ale čistě jen jako "převodník" drátového na bezdrátový přenos - něco jako bezdrátový komunikační kanál. Slave modul pak také musí mít své napájení 24 VDC a je navíc osazena i různými dalšími moduly, které slouží již pro následné drátové napojení na senzory, ovládání pohonů, pneumatiky či hydrauliky apod. Master modul tak může být zcela samostatná holá jednotka, zatímco Slave modul vždy musí být rozšířen i nějakému dalšími připojovacími moduly (jinak by jeho použití nemělo smysl).
EX600-W Master jednotka v nejjednodušší konfiguraci a Slave jednotka s moduly vstupů/výstupů a SMC pneumatických ventilů.
Nicméně i Master modul může být osazen různými moduly vstupů a výstupů z nabídky SMC a současně mimo funkcí vytváření bezdrátové komunikace může tvořit i EtherNet/IP nebo Profinet jednotku vzdálených vstupů a výstupů (Remote I/O). Například mohou k němu být přímo kabelem připojený senzory se spínanými výstupy (např. různé optozávory, indukční či magnetická čidla) nebo pneuventily pneumatických pístů. Zde lze přes klasické moduly spínaných 24 V DC výstupů ovládat externí ventily libovolného výrobce, nebo přímo na Master jednotku již rovnou osadit ventily SMC bez další zbytečné kabeláže. Celkem každý Master modul umožňuje připojit až 1280 vstupů a 1280 výstupů, tedy celková suma IO jednotek připojených přímo na Master modul (max. 127) a současně na všech bezdrátových Slave modulů, které s daným Masterem komunikují.
EX600-W Master modul samostatně (vlevo) nebo osazená dalšími I/O jednotkami a pneumatickými ventily SMC (vpravo).
EX600-W Slave modul jen s I/O moduly (vlevo) nebo i přímo s pneumatickými ventily SMC (vpravo).
Všechny Master i Slave jednotky mají také integrovaný webový server a pomocí Ethernet kabelu (u Master modulů) nebo pomocí speciálního USB vysílače (u Master i Slave modulů) lze z PC zjišťovat aktuální stav komunikace a stavy vstupů a výstupů každé Master i Slave jednotky.
Příklady použití
Jak již bylo zmíněno výše, vhodné je použití tam, kde je nutné signály řídit nebo signály přijímat z pohybujících se předmětů / částí stroje, nebo zařízení, se kterými musí být snadná manipulace, například pohyblivé dopravníky pro přestavbu trasy.
Příklady nejvhodnějších aplikací pro bezdrátový přenos signálů.
Prezentační video SMC
Závěr
Z vlastní osobní zkušenosti z projektů robotické paletizace mohu jednoznačně napsat, že možnost spolehlivého bezdrátového přenosu signálů od čidel nebo naopak řídících povelů k pneumventilům do pracovního nástroje robota je vynikající zjednodušení vedení a montáže kabelů. Ve zcela kabelovém provedení je často velmi náročné vymyslet dlouhodobě spolehlivé pevné, ale zároveň dostatečně flexibilní upevnění kabelů na ramenu robota, aby ani nebyly příliš volné a nezamotávaly se, ale ani příliš nenapínaly, nelámaly a rychle neopotřebovávaly (myslím tím například horizont 5-letého provozu). Pokud ještě navíc rameno robota obsluhuje nějaký složitý výměnný nástroj, který se z nějakého důvodu, ať již údržbového nebo pravidelného výrobního režimu, více či méně často odpojuje a opět připevňuje, může být bezdrátový přenos vskutku vynikajícím řešení. V opačném případě je nutné použít mechanické kontaktní příruby (např. firmy Schunk), které však při nevhodném zacházení obsluhou (v průmyslu dost obvyklý jev) často odcházejí - např. se lámou připojovací konektory vodičů připojených kabelů apod.
Odkazy:
- Webové stránky - společnosti SMC: http://www.smc.eu
- Přímý odkaz na web stránky o EX600-W: https://www.smc.eu/portal_ssl/WebContent/digital_catalog_2/jsp/view_product_configurator.jsp?dc_product_id=160942
