Jste zde

Modulární jednotky vstupů/výstupů Omron NX I/O

Antonín Vojáček, 12. Duben 2015 - 22:08

Modulární vzdálené připojovací jednotky vstupů/výstupů Omron NX I/O, využívající velmi rychlou síť EtherCAT i standardní EtherNet/IP, představují zajímavý připojovací systém pro velké a rozsáhlé průmyslové výrobní linky a aplikace.

I/O jednotky řady NX I/O

Omron NX I/O je řada modulárních vzdálených vstupních a výstupních jednotek pro připojení snímačů, měřících zařízení a akčních prvků přes komunikační sběrnici EtherCAT nebo EtherNet/IP k nadřazenému řídicímu systému. Systém NX I/O nabízí širokou škálu možností kombinací různých vstupů a výstupů v rámci jedné NX jednotky tvořené zdrojovou napájecí částí, řídící a komunikační částí a mechanicko-elektrickými propojovacím DIN sokly, které jsou součástí připojovacích modulů jednotné šířky 12 mm.

Komunikační rozhraní EtherCAT je velmi rychlou komunikační sběrnicí synchronizovanou s distribuovanými hodinami sítě EtherCAT pro rychlé řízení strojů jako servopohony, frekvenční měniče, roboti, speciální kamerové systémy, distribuovaná I/O rozhraní, integrovanou bezpečnost a senzory. Výsledné systémové deterministické operace vstupů a výstupů umožňují tvůrcům strojů zlepšit tempo výroby stroje a výstupní kvalitu. Díky EtherCAT komunikaci jsou pak jednotky řady NX I/O přímo předurčeny pro napojení na řídící systém Omron řady Sysmac NJ (viz článek Automatizační a robotická platforma OMRON Sysmac).

Zatímco sběrnice EtherCAT slouží k velmi rychlé komunikaci mezi řídící jednotkou (např. Omron Sysmac NJ) a servopohony, frekvenčními měniči, roboty, kamerovými systémy, distribuovanými vzdálenými vstupy/výstupy (I/O rozhraními) a snímači, komunikace EtherNet/IP k napojení na HMI panely, počítačové systémy, do běžných sítí (internet) a libovolná PLC.

Prostřednictvím nesynchronní, ale jednodušší komunikace EtherNet/IP, lze současně modulární jednotky NX I/O, po přidání sběrnicového coupleru, připojit i ke všem PLC Omron řady CJ a CS a i k většině současných PLC a řídicím jednotkám s ethernetovým rozhraním. EtherNet/IP totiž využívá komunikaci CIP™ přes standardní ethernetovou infrastrukturu a díky tomu nabízí vyzkoušené a stabilní průmyslové přenosy dat bez nutnosti použití speciálních síťových technologií.

Z pohledu I/O připojovacích rozhraní lze na modulární konstrukci celkově připojit až 16 dvoustavových (binárních/spínaných) nebo 8 analogových signálů. Každý modul má odnímatelné svorkovnice kabelů umožňující snadnou montáž a bezpečné postupné testování systému. Přední konektory jsou vybaveny zasouvacím zapojením bez nářadí s 8mm objímkami pro vodič do průměru 1,5 mm2. Odpovídající štítky na jednotce i konektoru snižují pravděpodobnost nesprávného sestavení. Navíc nesprávnému zapojení lze mechanicky zabránit vložením 6 klíčů do svorky i do jednotky.

Nabídka modulů do jednotky Omron NX I/O je dost rozsáhlá.

Vstupní a výstupní moduly pro jednotky NX I/O

Řada nabízených modulů vstupů a výstupů jednotek řady NX I/O pokrývá celou škálu jednotek, včetně standardních a vysokorychlostních digitálních vstupů a výstupů, různé úrovně výkonnosti analogových vstupů a výstupů, vstupy kodérů a pulzní výstupy. Navíc jsou již k dispozici i vstupy a výstupy s časovým razítkem, bezpečnostní vstupy a výstupy, alternativní systémy sběrnic a moduly určené pro konkrétní aplikace. V rámci jednotek řady NX I/O je možné libovolně kombinovat ekonomické standardní jednotky vstupů a výstupů s vysokorychlostními synchronními modely.

Standardní dvoustavové binární / spínané vstupy a výstupy s možností připojení až 16 signálů k jednotce poskytují možnosti:

3vodičového připojení snímače s napájením (4kanálové jednotky),
2vodičových vstupů kontaktů nebo výstupů pohonu (8kanálové jednotky),
1vodičového připojení snímačů a pohonů, které jsou již připojeny k běžnému zdroji napájení (16kanálové jednotky).

Vysokorychlostní moduly vstupů a výstupů s funkcí časového razítka, které umožní ještě větší kontrolu nad přesným časováním vstupů a výstupů, pak používají 3vodičové připojení a mají dobu odezvy na zapnutí či vypnutí méně než 300 ns.

Analogové vstupní signály, například z analogových snímačů, 4–20mA vysílačů, termočlánků nebo odporových teploměrů, lze snadno připojit prostřednictvím modulů analogových vstupů a výstupů a tak NX systém používat pro sledování, protokolování dat, sledování trendů nebo regulaci PID. Analogové jednotky jsou nabízeny s časy vzorkování až 10 μs na jeden kanál a s vysokým rozlišením (1:30 000). Mezi standardní funkce patří vestavěné filtrování, vyrovnávání odchylek, detekce přerušených vodičů a přetížení. Uživatel může vybrat z 12 různých charakteristik termočlánků, °C/°F a rozlišení označení až na 0,01 stupně. S až osmi vstupy při šířce pouhých 12 mm patří řada NX v současnosti mezi nejkompaktnější moduly na trhu.

Speciálními moduly lze pak připojit různé typy signálů z kodérů, od inkrementálních kodérů až po synchronní sériové (SSI) kodéry. Možnost synchronizace údajů o poloze pomocí distribuovaných hodin sítě EtherCAT znamená, že kodér lze použít jako osy pohybu pro ozubení nebo sledování.

Moduly pulzních výstupů pro frekvence spínání až do 500 kHz lze použít pro diskrétní řízení nebo polohování a pokud jsou použity s jednotkou pro řízení strojů Sysmac NJ, lze je rovněž mapovat jako osy pohybu.

Nakonec jsou nejnověji nabízeny i bezpečnostní řídicí a vstupní / výstupní moduly, které lze přímo přidat k libovolné jednotce řady NX I/O se sběrnicí EtherCAT, a plně tak integrovat bezpečnostní i standardní řízení v jedné síti. Bezpečnostní moduly řady NX splňují všechny bezpečnostní úrovně výkonnosti od PL a do PL e. Protože lze s těmito moduly použít všechny standardní řídicí jednotky řady NJ (V1.06 a vyšší) a propojovače sběrnice řady NX (V1.1 a vyšší), lze standardní řízení i bezpečnost rozšiřovat nezávisle.

Výhoda sběrnice EtherCAT pro vzdálené vstupy/výstupy

Pro všechny moduly řady NX I/O a jeho vstupy/výstupy platí, že pomocí distribuovaných hodin sítě EtherCAT lze všechny vstupy snímat a výstupy ovládat synchronně v jednom časovém okamžiku s nejistotou menší než 1 µs. Toho je dosaženo tím, že každá sada vstupů a výstupů řady NX I/O v propojovači EtherCAT počítá jako jediný uzel sítě EtherCAT, a tak počet instalovaných jednotek vstupů a výstupů téměř nemá vliv na celkový výkon sítě. Zachování minimálního počtu uzlů EtherCAT pomůže udržet obnovovací doby cyklu os pohybu sítě EtherCAT na minimální možné úrovni i při vysokém počtu vstupních a výstupních operací. Navíc lokální porucha nebo poškození jednotky vstupů a výstupů neovlivní jiné připojené uzly EtherCAT. Interní sběrnice řady NX I/O je plně synchronizována s distribuovanými hodinami sítě EtherCAT. To tedy zajišťuje přesné načasování všech vstupních i výstupních jednotek v řídicím systému v rámci 1 μs všude, kde jsou tyto jednotky namontovány.

Pro všechny moduly řady NX I/O platí, že přes síť EtherCAT lze všechny vstupy a výstupy ovládat synchronně s velmi malým zpožděním.

Nastavení a zprovoznění jednotek NX I/O

Standardní nastavení vstupů a výstupů nevyžaduje žádné nastavování a pokud vyhovuje tovární nastavení, může být I/O stanice sestavena a zprovozněna ihned po rozbalení. Pro individuální nastavení nebo pokročilejší jednotky I/O, jako jsou vstupy modulátoru nebo bezpečnostní funkce, lze systém konfigurovat pomocí běžného USB připojení a programu Sysmac Studio (v plné verzi nebo v limitované „I/O edici“). Takto můžete také nastavit šířku skenování pro vstupy a výstupy EtherNet/IP.

Závěr

Modulární vzdálené připojovací jednotky vstupů/výstupů Omron řady NX I/O představují nejen základní řešení vstupů a výstupů pro automatizační systém Omron Sysmac NJ, pro který byly primárně vyvinuty, ale také prostřednictvím rozhraní EtherNet/IP i univerzální řešení vzdálených vstupů a výstupů prakticky dnes pro každé moderní PLC s podporou ethernetu nezávisle na jeho výrobci.