Jste zde

TEST - PLC s HMI panelem IDEC FT1A Touch - 1.díl hardware

Antonín Vojáček, 31. Červenec 2015 - 0:00

IDEC FT1A Touch je kombinace PLC a HMI v jednom pouzdru s velmi rozsáhlou standardní výbavou za nízkou cenu. Obsahuje například i Ethernet s Modbus-TCP, USB Host port pro USBFlash paměť, RS-232/RS-485 rozhraní, analogové vstupy i výstupy.

Měl jsem možnost osobně otestovat malé řídící zařízení IDEC FT1A Touch, které také můžete na webu nalézt také pod hezky vypadajícím obchodním název "IDEC SmartAXIS Touch". Konkrétně jsem měl k dispozici provedení s označením FT1A-C14SA-W, které v sobě v tzv. jedné krabičce spojuje funkci malého 3,8" dotykového barevného HMI panelu s poměrně schopným malým PLC.

Na úvod je nutné uvést, že nejde zde o žádný super výkonný programovatelný automat, ale o malou moderní kompaktní řídící jednotku pro spíše jednoduché aplikace za malé peníze (u českého prodejce REM Technik do 8000,- Kč bez DPH), která je již ve standardu vybavena nejen barevným grafickým displejem, digitálními dvoustavovými vstupy a výstupy (včetně i rychlých), ale také analogovými vstupy i výstupy, ethernetové rozhraní s podporou Modbus-TCP, sériové rozhraní s podporou Modbus-RTU, malý USB port pro programování i velký USB port např. pro USBFlash paměť. Pojďme se však na IDEC FT1A Touch podívat blíže a prakticky...

Příklad typického použití řídící jednotky (HMI s PLC) IDEC FT1A-C14SA-W.

Mechanické provedení

IDEC FT1A Touch (SmartAXIS) ve skutečnosti po vybalení z krabičky hned trošku překvapí velmi malými rozměry. Ano v datasheetu je sice psáno, že celkové rozměry jsou 116 x 77 x 60 mm, ale v praxi si to člověk ne vždy dokáže přesně představit. Tento pocit je navíc umocněn tzv. širokoúhlým provedením displeje, který subjektivně vždy vypadá menší než v případě čtvercové provedení.

Malé rozměry tak hned na první pohled jasně definují aplikace, pro které je tento řídící automat vhodný, tedy malé stroje a zařízení, které nevyžadují příliš složité ovládání. Na druhou stranu jsou zástavbové rozměry opravdu minimální a pro instalaci tzv. do panelu, pro kterou je automat určen, stačí otvor jen 105 x 66 mm.

Pouzdro IDEC FT1A Touch je samozřejmě celoplastové, ale dostatečné kvality. Po mechanické stránce je vše pěkně slícované a pevné. Design zařízení nijak zvlášť nezaujme. Je jednoduchý hranatý bez žádných výstřelků, ale to se vzhledem k nízké ceně dalo očekávat. V tomto směru například hlavní konkurent Unitronics se svými OPLC (viz např. článek TEST novinky - Kompaktní OPLC Unitronics Vision V430) vyniká daleko vyšší kvalitou, ale při obecně vyšších cenách zařízení. Šedá barva je pak dle mého názoru ideální, protože obecně dobře splývá s nejběžnější šedou barvou skříní a rozvaděčů, do jejichž dveří i stěny se IDEC FT1A Touch vloží. Krytí HMI panelu, tedy přední ovládací části IDEC FT1A Touch, je dle výrobce IP66F s odolností proti vodě i proti oleji. Krytí ze zadní strany připojovacích konektorů a svorek je běžných IP20.

Provedení pouzdra PLC s HMI IDEC FT1A-C14SA-W.

Parametry HMI části

HMI panel na čelní straně automatu IDEC FT1A-C14SA-W je osazen 3,8" TFT barevným LCD s rezistivní dotykovou plochou, který dle firemních údajů poskytuje jas 400 cd/m2, 65 536 barev a bílé LED podsvícení, jehož intenzita je softwarově nastavitelná v 32 krocích. Zde dobré zmínit, že je výrobcem nabízeno i levnější provedení s pouze 3,7" STN monochromatickým LCD, ale protože cenový rozdíl je pouze v řádu jen několika stovek Kč, tak ve většině případů bych volil právě barevné provedení, kde lze snadným použitím vhodných barev lépe zvýraznit stavy a hodnoty.

Rozlišení 240x100 pixelů je pak na dnešní poměry již skutečně dost malé. Také se s ním výrobce nikde moc nechlubí. Vzhledem k tomuto omezení, umožňující použít max. rozlišení zobrazení obrázků a fotografií na 240 x 100 pixelů, nelze uvažovat o vytvoření nějaké složité grafické vizualizace, i když výrobce se na prezentačních fotografiích o to snaží (viz obrázek vlevo). S tím pak zcela koresponduje i na dnešní poměry dost malá paměť pro celou vizualizaci (pouze 5 MB).

Se zobrazení textu (informací) pak na tom není o mnoho lépe, protože například při velikosti znaků 16 x 16 pixelů se na displej vejde jen 6 řádek po 15 znacích. Při polovičních rozlišení znaků 8x8 pixelů pak 12 řádků po 30 znacích. Z toho je patrné, že to opět není mnoho. Na druhou stranu lze vytvořit až 3000 základních obrazovek a až dalších 3000 tzv. vyskakovacích oken, takže větší množství informací je možné rozdělit do většího počtu zobrazení. U složitých sdělení však již takto navržené ovládání bude ztrácet na přehlednosti.

Příklad reálného zobrazení na displeji IDEC FT1A Touch (SmartAXIS).

Fyzické aktivní rozměry displeje i jeho dotykové plochy 89 x 37 mm jsou pak z praktického pohledu dotykového ovládání dost malé i pro malé prsty a nelze tedy uvažovat o nějakém velkém množství ovládacích prvků umístěných společně v jednom zobrazení. Dle mého názoru je ideální na plochu umístit maximálně 4 až 5 ovládacích tlačítek (ikony), protože jinak již může hrozit současný stisk více tlačítek najednou.

Pro zadávání číselných hodnot nebo ASCII znakových řetězců do zadávacích políček se objeví dotykové číselná či ASCII klávesnice, jejíž ovládání již pro operátora s většími prsty bude vyžadovat použití stylusu nebo podobného nástroje. Já osobně mám poměrně malé prsty, takže v mém případě ještě jimi šlo číselnou klávesnici ovládat docela dobře. HMI panel zde nemá k dispozici žádná externí membránová tlačítka, jako například u OPLC zařízení Unitronics. Vše je prostě podřízeno co nejnižším výrobním nákladům.

Výbava PLC části

Zadní PLC část zařízení IDEC FT1A Touch, na rozdíl o HMI panelu, je až překvapivě rozsáhlá, vzhledem k cenové kategorii. Vnitřní řídicí elektronika je tvořena poměrně rychlým 32bitovým procesorem, který umožňuje provést až 1000 programových kroků za 1,850 ms, tedy v průměru 1,8 mikrosekundy na 1 instrukci. Nicméně jeden oběh / cyklus programu je min. 5 ms. Vše doplňuje již jen průměrných 48 kB paměti pro PLC program. Velkou výhodou jednodušší konstrukce je pak velmi rychlý náběh funkce do cca 3 sekund po zapnutí napájení, proti například až 20 sekundám u HMI panelů s vyspělým integrovaným operačním systémem.

Z pohledu elektrických komunikačních a připojovacích možností je výbava také na první pohled poměrně velmi rozsáhlá:

5x dvoustavový 24 V vstup I0 až I5 (z toho až 4 vstupy lze použít jako rychlé čítací dvoustavové vstupy 10 kHz - např. pro enkodéry),
2x analogový vstup I6 a I7 (nastavitelný jako napěťové 0-10V nebo proudové 0/4-20 mA).
4x tranzistorový 24V PNP spínaný výstup Q0 až Q4,
2x analogový výstup AQ0 a AQ1(nastavitelné jako napěťové 0-10V nebo proudové 0/4-20 mA,
1x ethernetové rozhraní s konektorem RJ-45 s podporou protokolu Modbus-TCP (Master i Slave),
2x sériová linka RS-232 a RS-422/RS-485 na šroubovacích svorkách s podporou protokolu Modbus-RTU (Master i Slave),
1x USB Host 2.0 s podporou připojení USBFlash paměti (USB2),
1x mini USB Device 2.0 pro připojení k PC (USB1),
2x rozšiřující slot pro 2 rozšiřující karty přídavných vstupů/výstupů.

Taková výbava není v cenové kategorii do 10 tisíc Kč stále zcela běžná ani u samotných PLC, natož u provedení s HMI. V praxi však nutné uvést některé důležité souvislosti, které ovlivňují samotné použití komunikačních rozhraní.

Hlavní překvapení pro vývojáře / programátora je fakt, že nelze současně použít Modbus-TCP u ethernetového portu a Modbus-RTU u sériového portu. Prostě nastavovací PC software s názvem Automation Organizer WindO/I-NV3 to neumožňuje. To je velká škoda. Například při nastavení použití Modbus-TCP protokolu pak lze RS-232 či RS-485 použít jen pro ASCII komunikaci nebo navolit IDEC protokol pro vzájemnou komunikaci mezi více PLC IDEC. O to více je to překvapující pro ty uživatele, kteří využívají samotné PLC IDEC FT1A (v provedení bez HMI), které současné použití Modbus-TCP a Modbus-RTU bez problému umožňují.

Příklad použití ethernetové MODBUS-TCP komunikace s jinými PLC, počítači nebo HMI panely.

Analogové vstupy i výstupy jsou jen s 10bitovým rozlišením, přesněji řešeno ještě necelým, protože rozsahu 10 V, resp. 20 mA, odpovídá hodnota 1000 a ne běžných 1023. Dva analogové vstupy a výstupy lze tedy využít je pro orientační ovládání nebo přenos signálu, a rozhodně nejsou určeny pro přesnost nějakých přesných měřících signálů.

K binárním dvoustavovým vstupům i spínaných výstupům je nutné poznamenat, že všechny podporují jen napětí 24VDC a jejich signál je vztažen k 0V svorce 24V napájení. Nelze tedy použít oddělený zdroj pro vstupy a výstupy a napájení zařízení.

Nakonec je nutné s i blíže zmínit o 2 přítomných slotech pro rozšiřující karty vstupů a výstupů, které jsou na zadní straně IDEC FT1A Touch schované pod snímatelnými kryty s označením "Slot 1" a "Slot 2". Do nich lze aktuálně zakoupit přídavné karty se šroubovacími svorkami s přídavnými 2 analogovými vstupy, 2 analogovými výstupy nebo i vstupy pro přímé připojení 2 teplotních senzorů (termočlánků nebo termistorů). Osobně jsem je však neměl zatím možnost je osobně vyzkoušet.

Závěr 1. dílu

Ze výše uvedeného je zcela patrné, že zvláště z pohledu HMI části nelze od IDEC SmartAXIS FT1A Touch čekat žádné zázraky. Ale i sám výrobce prezentuje, že programovatelné HMI s PLC IDEC SmartAXIS FT1A svojí konstrukcí a výbavou jsou jasně zacíleny na málo až středně náročné řídicí aplikace menších průmyslových strojů či případně domácích regulátorů, kde však není primárním požadavkem samotná vizualizace, ale spíše rychlá řídicí funkce a možnost zpracování signálů. Tomu pak odpovídá velmi dobrá výbava komunikačních rozhraní za příznivou pořizovací cenu do 8000,- Kč bez DPH.

Pro vizualizačně složitější aplikace lze pak použít buď IDEC SmartAXIS FT1A ve variantě pouze PLC (bez HMI) a použít samostatný větší (např. 7 palcový) HMI panel, nebo pro výpočetně náročné aplikace pak má výrobce IDEC i výrazněji výkonnější PLC. Ovšem vše je za zcela jiné peníze...

V příštím 2. díle s blíže podíváme na možnosti programování a funkcí, které jsou k dispozici pro PLC i HMI část, což je někdy pro programátora důležitější než samotné hardwarové parametry.