Jste zde

TEST novinky - Kompaktní OPLC Unitronics Vision V430

Antonín Vojáček, 15. Červen 2015 - 0:00

Jednou z posledních novinek v nabídce OPLC Unitronics je řada s označením Vision V430, představující svým 4,3" dotykovým barevným displejem s dalšími 5 tlačítky a integrovaným PLC zajímavou programovatelnou řídicí i ovládací jednotku pro malá a středně velká průmyslová zařízení.

Společnost Schmachtl CZ s.r.o. mi konkrétně na otestování zapůjčila kompletně vybavené OPLC Vision V430 s vestavěnou I/O kartou J-TR34, která přidává k vnitřní řídící elektronice PLC různé elektrické připojovací vstupy, výstupy a i komunikační rozhraní. Celkově jsem tak měl k dispozici plnohodnotnou kombinaci malého HMI panelu a středně velkého PLC v jednom kompaktním celku, kterou by bylo možné hned použít k řízení stroje.

Hardwarová konstrukce OPLC Vision V430

Programovatelný automat v kombinaci s dotykovým LCD displejem společnosti Unitronics řady Vision V430 představuje z uživatelského pohledu jeden ze základních modelů pro potřeby průmyslového měření, řízení a regulace. Jeho celkové rozměry 136 x 105 x 60 mm (délka x výška x hloubka) a displej s dotykovou plochou o velikosti 4,3" doplněnou o 5 membránových tlačítek jsou vhodné pro realizaci menších strojů či zařízení, nebo případně malých výrobních linek, kde není vyžadováno až příliš mnoho vizualizačních a ovládacích prostředků. Pro barevný LCD displej s rozlišením 480 x 272 pixelů sice není problémem pěkné "vykreslení" i náročnější grafiky co se barevnosti i detailů týče, ale prostě na zobrazovací plochu s rozměry cca 950 x 550 mm nelze současně naskládat mnoho textů a grafiky, aniž by to bylo na úkor čitelnosti. Ale to ani není cílem tohoto kompaktního malého OPLC. Od toho jsou v nabídce větší modely, například V570 atd. Jinak z pohledu velikostí paměti je ve V430 místo až pro 512 kB aplikační logiky, 1024 vytvořených obrazovek, 12 MB obrázků a 1 MB fontů.

OPLC Unitronics Vision V430 s vestavěnou i/O kartou J-TR34.

To co mají všechna OPLC řady V430 společné je právě zmíněná HMI ovládací část dotykového displeje s 5 membránovými tlačítky, jejichž funkce je libovolná a nastavuje se v programu. Zpracování celé čelní plochy je zcela rovné, hladké a velmi kvalitní bez zbytečných designových výstřelků v podobě různých plastových výstupků, které často působí spíše lacině a navíc znesnadňují čistění. Zpředu tedy mezi sebou jednotlivé zástupce řady V430 nerozeznáte.

Rozdíly mezi možnými konfiguracemi V430 se totiž nachází na jeho zadní straně, tedy obvykle schované v nějaké rozvaděčové skříni. Je to provedení a počet vstupů / výstupů a výbava komunikačními rozhraními, které je závislé na typu vložených rozšiřujících karet. V mém případě jí byla karta J-TR34, o čemž informuje přímo nálepka na krabici. Tato karta poskytuje celkem 2 analogové a 22 digitálních (dvoustavových binárních) vstupů, 12 digitálních (spínaných) výstupů, jeden mini USB port a jeden sériový komunikační port RS-232/RS-485 s podporou Modbus-RTU protokolu. Mimo to je přítomen i tzv. Expansion RJ-45 port, který je standardně u všech zařízení OPLC Vision pro potřeby připojení externích přídavných I/O modulů, jichž je v nabídce Unitronics skutečně mnoho a zahrnují mimo různých typů vstupů a výstupů i speciální moduly připojení teplotních senzorů, tenzometrických silových snímačů nebo různé datové komunikační sběrnicové moduly. Nakonec je nutné zmínit i trošku nenápadný slot pro MicroSD paměťové karty (až 32 GB) umístěný hned nad Expansion portem, který může např. sloužit pro rozšíření paměti pro ukládání naměřených hodnot pro zobrazení v tabulkách či grafech, nebo i pro přenos dat do PC a zpracování v Excelu ve formě tabulek.

Všechny vstupy, výstupy i přívody napájení jsou vyvedeny na vyjímatelné svorkovnice se šroubovacími svorkami, takže v případě výměny celého OPLC, např. v případě poruchy, není nutné nic složitě demontovat a stačí jen vytáhnout čtyři svorkovnice. To je velká výhoda. Na dolní svorkovnici jsou společně umístěné spínané výstupy O0 až O12, konkrétně zde 8x v provedení relé a 4x v provedení tranzistorů (O0 až O4), které mohou být použity jako rychlé pulsní či PWM signály. Na horní části a na levém boku (z pohledu zezadu) se nacházejí dvoustavové vstupy označené jako I0 až I21, přičemž prvních 6 vstupů slouží i jako rychlé čítací vstupy pro připojení zařízení s vysokofrekvenčními pulzními výstupy (např. rotační enkodéry) a I14 a I15 jsou pak sdíleny pro analogové 10bitové vstupy. Ty mohou pracovat jako napěťové 0-10 VDC nebo proudové 4-20 mA.

O tom, na jakou variantu signálů jsou analogové vstupy nastaveny, rozhoduje nejen softwarové nastavení, ale hlavně hardwarové nastavení realizované prostřednictvím zkratovacích propojek (jumperů) J1, J2 a J4, J5. Ty se vyskytující přímo na I/O desce schované pod plastovým krytem. Jumpery J1/J2 volí, zda je vstup digitální (dvoustavový) nebo analogový. V druhém případě pak jumpery J4 a J5 definují, zda je vstup napěťový nebo proudový. Po nákupu OPLC je tedy nutné odšroubovat kryt a dle návodu přiloženého v krabičce správně jumper propojky přenastavit. Jinak hrozí nevratné poškození hardwaru (např. pokud napojíte proudovou smyčku do napěťového vstupu). Toto řešení nastavení není z mého pohledu zrovna ideální, protože v dnešním rychlém a často hektickém stylu práce zde velmi snadno může dojít k chybě. Mimo to zde ještě zbývající jumper J3 definuje, zda digitální dvoustavové vstupy jsou typu i NPN nebo PNP, což je nad druhou stranu zase výhoda, protože u většiny konkurence v této cenové třídě PLC je nutné toto řešit již při objednání.

Z pohledu datové komunikace je standardně na I/O kartě J-TR34 miniUSB 2.0 a RS-232/RS-485 rozhraní (Port 1), které je však uvnitř obvodově sdíleno, takže nelze současně provozovat obě. Tedy když jste připojení z PC k OPLC přes miniUSB, nefunguje RS232/RS485 komunikace a obráceně. Sériová komunikace mimo ASCII přenosu dat podporuje i Modbus-RTU, je vyvedena v podobě konektoru RJ-11 a o tom, zda je aktivní přenos RS232 nebo RS485 rozhoduje nastavení DIP přepínačů (přístupné přímo otvorem v pouzdru).

MiniUSB pak primárně slouží k programování /nastavení OPLC z PC. V mém případě pak ještě na pravém boku zůstal nevyužit (zaslepen) otvor "Port 2" pro ještě jednu přídavnou komunikační kartu, kterou lze zařízení přímo vybavit sběrnicí CAN, Ethernet, další RS232/RS485 nebo Profibus Slave portem.

VisiLogic a možnosti programování

Softwarové nastavení, kompletní vývoj uživatelského programu i ovládání a zobrazení HMI panelu se provádí v PC softwaru Unitronics VisiLogic, který je zcela zdarma ke stažení stránkách výrobce (http://www.unitronics.com/support/downloads). V mém případě šlo o verzi 9.7.60, přičemž výrobce software pravidelně aktualizuje o nová zařízení, o opravy nebo o různé doplňky v oblasti funkcí nebo i rozšíření knihoven/databáze symbolů, obrázků a grafických prvků, které se mohou vývojářům hodit při vytváření grafiky vizualizace. Lze říct, že podpora v tomto směru je nadprůměrná a ve většině případů vystačíte s nainstalovanou "základní" databází grafických prvků, pokud tedy zrovna nepotřebujete vložit nějaký speciální obrázek. I to však není složité.

Samotný software VisiLogic je zcela kompaktní, to znamená, že při vytváření PLC i HMI části uživatelského programu není nutné nijak překlikávat mezi několika softwary, ale vše je úhledně v "jednom okně". Po založení nového projektu, který zahrnuje i grafické nadefinování hardwaru (v mém případě tedy Vision V430 + I/O karta J-TR43), se již objeví programovací sekce, kde se vždy vlevo v podobě stromové struktury zobrazí položky "Ladder" a "HMI". To není nic jiného než přepínací a organizační struktura pro programování PLC pomocí liniového diagramu, resp. pro vytvoření obrazovek vizualizace na displeji i s vkládáním ovládacích prvků v podobě tlačítek či zadávacích políček se softwarovou klávesnicí. Mimochodem, membránová tlačítka F1 až F4 a ESC pod displejem mají přiřazena od začátku svoje pevné tzv. speciální registry označené jako "System bits SB" a lze je rovnou vkládat a používat i v liniovém ladder programu PLC (podobně jako dvoustavový vstup). Mimo to ve stromové struktuře najdete ještě položky "Alarm" (pro správu hlášení), "Trends" (grafické zobrazení průběhů hodnot v čase), "String Library" (příprava řetězců ASCII znaků), "Web services" (nastavení vzdáleného přístupu a web-serveru) a "Data Tables" (nastavení a provoz datových tabulek pro ukládání hodnot). Jak si lze všimnout z obrázků, v programu lze nastavit i jazyk češtinu. I když překlad není důsledný, pro uživatele nevládnoucí angličtinou je to určitě výrazná pomoc.

V PLC části, pod položkou "Ladder", najdete hlavní programovou rutinu "Main Routine", pod kterou lze zakládat další programovací bloky "podprogramy" s libovolným názvem a vytvořeným uživatelským programem, které je pak možné volat z hlavní rutiny. Tak lze strukturu programu velmi zpřehlednit. Vždy je výhodné si celý PLC program rozdělit do mnoha podprogramů podle jednotlivých úkonů a v hlavní smyčce programu mít jen jejich volání případně doplněné jen o nějaké základní nastavovací povely.

Programování prostřednictvím liniového diagramu je zde vcelku přehledné a intuitivní. Základní nejpoužívanější příkazy, bloky a funkce najdete hned ve sloupci vlevo od programovacího okna. Všechny dostupné bloky a funkce se pak nacházejí v celkem 12 rolovacích záložkách umístěných hned nad programovacím oknem (případně v záložce "Kontaktní schéma" v nejvyšší volící liště): Logika (Boolean), Komparace (Compare), Matematika (Math), Logika (Logic), Uložení (Store), Vektory (Vector), Řetězce (Strings), Nástroje (Utils), Databáze (Data Tables), SD, Com, FB. Hotových předpřipravených funkcí je tedy opravdu téměř vyčerpávající množství a téměř na vše, co Vás napadne již je připravený nějaký blok, který se pouze vloží do některého "řádku" programu a nastaví se mu vhodně vstupní a výstupní proměnné. Názvy uvedených záložek i jednolivách bloků a funkcí účel poměrně dobře vystihují a navíc je zde přítomna i kvalitní podrobná nápověda. Pomocí těchto bloků/funkcí se nastavují i například veškeré parametry komunikace nebo práce s SD kartou. Například pod "Com" najdete bloky pro konfiguraci sériové RS232/RS485 komunikace, bloky nastavení a použití protokolu Modbus-RTU musíte sáhnout do záložky "FB". Není tedy ještě zde zaveden systém běžný například u IDEC Automation Organizeru, Siemens TIA portálu, nebo u i softwaru Unitronics UniLogic pro systémy UniStream, kde se tyto základní nastavovací konfigurace provádějí ve speciálních nastavovacích klikacích menu (oknech) s výběrovými položkami. Co je lepší, je spíše otázkou zvyku...

Databáze připravených funkcí a bloků pro vkládání do liniového diagramu je vlemi rozsáhlá.

V HMI části (pod položkou HMI) najdete předdefinovanou úvodní první obrazovku, která se zobrazí pro spuštění OPLC, a následně pod ní můžete vkládat "další obrazovky". Celkem jich může být maximálně 25, což také ukazuje na zaměření OPLC Vision V430 hlavně na malé aplikace. Alespoň pro mě se zde trošku nezvykle realizují (programují) přechody mezi obrazovkami. Zatímco u většiny výrobců HMI panelů jsou v programovacím softwaru obvykle přítomna v nabídce speciální funkční tlačítka, jejichž vložením na plochu obrazovky se po jejich stisku realizuje přeskok na další zadanou obrazovku, zde existuje u každé obrazovky speciální záložka "Links & Jumps", kde můžete současně nadefinovat mnoho různých podmínek (stavů bitových proměnných či stisků membránových tlačítek), kdy a kam má k přechodu dojít. V levém sloupci "Shapes" se pak podobně jako v PLC části nacházejí na rychlý výběr nejpoužívanější vizualizační a ovládací/zadávací objekty. Všechny poskytované funkce a možnosti pak najdete v záložce HMI na nejvyšší volící liště. Samozřejmostí jsou klasické bloky vytváření/vkládání grafiky (pevné texty, geometrické tvary, obrázky a malé fotografie atd.), vkládání různých dvou i vícestavových tlačítek, zobrazení a zadávání číselných i ASCII znakových proměnných a vytváření ručkových či sloupcových ukazatelů a grafů průběhů hodnot. Lze také vložit interaktivní grafiku v podobě bloku, kde se pro různé stavy proměnné přiřadí různý obrázek, který se následně podle úrovně hodnoty přepíná (mění). Tak lze udělat například efektní indikaci prázdné či plné nádrže či chladné a horké kapaliny apod.

Ukázkové obrazovky z programovacího a nastavovací PC softwaru VisiLogic pro OPLC Unitronics Vision.

V mém případě jsem si zkusmo realizoval jednoduché měřiče napětí a proudu s využitím výše zmíněných dvou analogových vstupů, jeden nastavený na rozsah 0-10 VDC a druhý na 4-20 mA. Pro indikaci jsem pak na jednu obrazovku vložil číselnou reprezentaci hodnot, na další ručkové a sloupcové zobrazení napětí 0-10 VDC a nakonec grafické znázornění změny hodnoty proudu v čase. Takové věci lze vytvořit bez velké námahy v klidu za několik hodin. Pro ukázku interaktivní grafiky jsem si pak několika kliknutími vytvořil dvoustavovou grafickou indikaci teploty vody v nádrži. Vše po chvilce zaškolení snadno zvládne každý uživatel, který již s nějakými HMI panely někdy pracoval.

Ukázky vytvořené jednoduché vizualizace vstupních signálů analogových vstupů. Takové jednoduché řešení vizualizace není v softwaru VisiLogic vůbec složité vyrobit pouze za několik hodin.

Závěr:

O jednotlivých možnostech programování, funkcích a blocích, které jsou k dispozici, by bylo možné napsat hodně odstavců a nelze je všechny vložit do jednoho článku. Není však nic jednoduššího, než si počítačový software VisiLogic stáhnout, nainstalovat a možnosti si osobně prozkoumat. Spolehlivě Vám bude pracovat na OS Windows 7 i Windows 8, přičemž z pohledu dimenzování hardwaru Vám postačí i běžný základní kancelářský počítač nebo základní notebook. Navíc stejný software se využívá pro všechny zástupce OPLC řady Vision, tedy například i u menších a levnějších sourozenců V130 a V350, na nichž si lze případně vyzkoušet vše, co pak lze také využít i na větších typech V430 nebo V570. Podrobná technická data pak naleznete v přiloženém datasheetu výrobce.

Řídicí automaty OPLC Unitronics Vision všech řad v ČR prodává a technickou podporu zajišťuje společnost Schmachtl CZ s.r.o. Konkrétně ceny řady Vision V430 začínají na částkách od 12 tisíc Kč (aktuální nabídka - viz http://www.schmachtl.cz/vision430).