Jste zde

TEST - Malé PLC IDEC MicroSmart

Antonín Vojáček, 23. Květen 2009 - 20:35

Díky společnosti REM-technik se mi dostalo do ruky malé PLC MicroSmart, konkrétně nejlevnější komplexní CPU modul FC4A-C10R2. Ten lze pořídit s cenou pod 3000,- Kč. Napájené je přímo 230 V, binární vstupy na 24 VDC a z vestavěného 24 V zdroje můžete napájet třeba čidla. PLC lze přes RS-232 připojit nejen k PC, ale i k HMI displejům a některé modely lze vzájemně propojit přes RS-485 nebo je rozšířit o analogové i další vstupy a výstupy.

Co je PLC IDEC MicroSmart?

PLC MicroSmart od společnosti IDEC je rodina malých programovatelných automatů zahrnující dva typy CPU modulů:

Komplexní moduly obsahující vše v jednom (all-in-one)
Úzké moduly (Slim)

Komplexní provedení CPU modulů, do kterých patří i v tomto článku testovaná verze FC4A-C10R2, obsahují 10, 16, 24 binárních vstupů/výstupů a mohou být napájené buď síťovým napětín 230 V AC nebo stejnosměrným zdrojem 24 V DC. Provedení se 16 a 24 vstupy/výstupy umožňují rozšíření o další vstupy a výstupy, kterých tak může být až 88. Úzké provedení modulů je možné rozšířit až na 264 vstupů/výstupů.

Uživatelský program pro PLC MicroSmart lze vytvořit v k tomu určeném PC programu WindLDR pro operační systém Windows. Ten zároveň umožňuje jeho offline simulaci, nahrání do PLC přes sériové rozhraní RS-232 a jeho odladění přímo za běhu (emulace). Program může být velikosti 4800 bajtů (800 kroků) až 27000 bajtů (4500 kroků), dle konkrétní verze PLC MicroSmart, přičemž WindLDR vám kdykoliv na požádání prozradí, kolik vám program zatím zabírá a kolik volného místa tedy ještě zbývá.

Během RS-232 propojení PLC s PC s běžícím programem lze na monitoru sledovat stav všech provozních proměnných a stav vstupů a výstupů, sledovat data a běh programu v CPU a měnit ho (stahovat a načítat). Dokonce ve většině případů lze současně k jednomu počítači připojit až 32 CPU modulů (vyjma základní 10 vývodové komplexní verze) prostřednictvím sériové sběrnice RS-485. Zároveň lze přes sériovou linkou PLC připojit i k jiným zařízením typu tiskárna, čtečka čárkových kódů a další.

Pro potřeby komunikace s PLC a regulace z nadřazeného systému pak společnost IDEC dodává i 32bit. serverový software WindSRV pro zajištění datové komunikace OPC a DDE kompatibilním a na OS Windows založeným systému prostřednictvím RS232, RS485 nebo Ethernetu. To znamená, že takové systémy jako průmyslové HMI, SCADA, MES nebo ERP se mohou nejen připojit k PLC MicroSmart, ale i k ostatním dalším IDEC produktům OpenNet Controller, Micro3, Micro3C.

Mimo to všechno lze pomocí vestavěného a pod plastovou krytkou skrytého rozšiřujícího portu, tzv. HMI konektoru, každý CPU modul dovybavit jednoduchým LCD displejem se čtyřmi tlačítky čtené a ovládané přímo programem PLC. Navíc některá provedení modulů umožňují i dodatečnou instalaci přídavné paměti nebo obvodu hodin prostřednictvím tzv. cartrige konektoru.

Příklad vzájemného propojení až 32 PLC IDEC MicroSmart přes RS-485 a připojení PLC k PC nebo ovládacímu displeji přes RS-232

Možnosti rozšíření

Jak již bylo nastíněno výše, mimo úplně základního (nejlevnějšího) 10 vstupného/výstupového komplexního CPU modulu, lze všechny další rozšířit o následující samostatně zapouzdřené bloky:

moduly binárních vstupů
moduly spínaných / binárních výstupů
moduly se binárními vstupy i výstupy
moduly s analogovými vstupy a výstupy
HMI modul
komunikační adaptér a moduly

TEST – nejlevnější komplexní CPU modul FC4A-C10R2

Pro odzkoušení vlastností PLC IDEC MicroSmart jsem od firmy REM obdržel základní 10vývodovou verzi FC4A-C10R2 napájenou síťovým napětím 230 V AC. Na tomto provedení je rozhodně nejzajímavější cena necelých 3000,- Kč, včetně programovacího kabelu a softwaru, což jej řadí na jedno z nejlevnějších malých PLC na trhu. Samozřejmě za tuto cenu jsem neočekával žádné zázraky, ale vzhledem k předem docela pesimistickému pohledu jsem byl nakonec nebyl nijak zklamán.

Mechanické provedení

Samozřejmě, že takové béžové plasty místo bílých na první pohled nevypadají příliš odolně, ale vše je docela dobře slícováno a rozhodně se není nutné bát, že by vám při běžném užívání něco „zůstalo v ruce“. Obecně mě celé pouzdro konstrukcí trošku připomnělo PLC Fatek, které jsme již testovali (článek TEST - Základní ekonomické PLC FATEK FBs-10MA). To však působí daleko solidnějším a více efektním dojmem, ovšem za trošku vyšší peníze. A pak ne vždy je v průmyslu vizáž to nejdůležitější.

Pod aretovanými odklápěcími dvířky se skrývají klasické šroubové svorkovnice, které jsou přímo zapájené do desek plošných spojů. Takže nic převratného, ale prostě běžné svorkovnice, jaké najdete v mnoha a mnoha průmyslových zařízeních. Velikostně jsou dimenzovány dostatečně a i vodiče s průřezem 1,5 mm2 není problém připevnit.

Na levé straně na hlavním těle z čelního pohledu je doleva vyklápěcí víko (v základní poloze dobře aretované), pod nímž se nachází sériové rozhraní RS-232 (případně v některých verzích ještě navíc i RS-485) v netypické formě kulatého DIN konektoru. To rozhodně není obvyklé, ale ani to není na závadu. Patrně je takto voleno z důvodu omezeného prostoru, kam by klasický 9pinový D-Sub konektor nevešel a proti nějakým titěrným pinovým vývodům je naopak dostatečně odolný. Rozhraní sice asi bude ve většině případů sloužit jen k připojení k PC pro programování, ale lze jej v případě potřeby využít i pro připojení například různých čidel.

Vedle těchto čelních dvířek se pak nachází snímatelná plastová krytka, pod níž se nachází místo a jednoduchý pinový konektor ( tzv. HMI konektor) pro připojení doplňků, například v podobě již výše zmíněného jednoduchého modulku s LCD displejem a 4 tlačítky. Úplně v pravé části čela PLC se pak nachází LED indikaci sepnutí vstupů a výstupů.

Celý kryt (krabice) PLC je pak dělená na dvě části, horní a spodní, vzájemně spojené 4 západkami na boku. Ty však lze s pomocí šroubováku snadno uvolnit a kryt otevřít.

Vizáž a popis komplexního CPU modulu FC4A-CxxRxx (vlevo) a fotografie modulu nejlevnějšího FC4A-C10R2

Všechny PLC MicroSmart lze doplnit o jednoduché HMI rozhraní (displej + 4 tlačítka), ke kterým se přistupuje z programu PLC

Elektrické provedení

Moje zkoušené PLC je určené pro přímé napájení síťovým napětí 230 V AC, přičemž uvnitř je integrovaný zdroj z něhož se vyrábí stejnosměrné napětí 24 V. To je také k dispozici na dvou prvních svorkách konektoru vstupů a lze jej například použít pro napájení snímačů, tlačítek a kontaktů či případně nízkopříkonových akčních členů. Binární vstupy jsou totiž určeny právě pro 24 VDC a jsou galvanicky oddělené optočleny. Vstupní odpor mají 2.1 nebo 3.4 kOhmů (dle konkrétního vstupu). Spínané výstupy pak tvoří relé, takže buď máme k dispozici beznapěťové kontakty spínající proud max. 2 A nebo po připojení na již zmíněný zdroj jako klasické 24 V binární signály. Toto provedení je z mého pohledu ideální, protože v případě řízení některých jednoduchých aplikací se můžeme úplně vyhnout nákladům na pořízení 24 V DC zdroje.

Jako výpočetní jádro (CPU) se využívá speciální 32bitový SoC integrovaný obvod IDEC, který je schopen 1000 základních příkazů provést za 1,650 ms. Jemu asistuje EEPROM paměť, kam se nahrává i uživatelem vytvořený program. U zde popisované 10 vývodové verze je k dispozici 4,8 kB, ale u verzí s větším počtem vstupů až 27 kB. Spuštěný program pak využívá RAM paměť, která je zálohovaná akubaterií. Proto ani po odpojení od napájení se neztratí aktuální stavy registrů, čítačů apod.

Fotografie vnitřního provedení desek plošných spojů komplexního CPU modulu FC4A-C10R2

Příklad použití vstupů a výstupů modulů FC4A-CxxR2x

Provedení vstupů modulů FC4A-CxxR2x

Sepnutí výstupů u modulů FC4A-CxxR2x lze zpozdit nebo lze nastavit hysterezi

Programování PLC

PLC IDEC MicroSmart se snadno programuje prostřednictvím sériového RS-232 kabelu a firemního speciálního PC softwaru WindLDR pro OS Windows. Ten byl k PLC dodán na přiloženém CD-ROMu ve dvou verzích:

v poněkud starší verzi WindLDR v4.5
v novější verzi WindLDR v5.3

V rámci testu jsem vyzkoušel obě verze, přičemž ta starší by měla pracovat i na starých PC s OS Win98, ale několik důležitých funkcí postrádá. Nejnovější verze 5.3 naopak bez problémů spustíte na jakémkoliv PC s běžícím OS Windows XP či 32bit. Vista. Funkci na 64bit. Windows Vista jsem neměl možnost vyzkoušet.

U obou verzí je k programování k dispozici jen tzv. liniové schéma (diagram), někdy také označované i jako žebříčkové nebo reléové. Ten sice poskytuje vkládání a zaprogramování čítačů, časovačů, nastavení vnitřních registrů apod., a i pro začátečníka není vytvoření jednodušších programů nijak náročné, ale například já osobně nikdy tomuto druhu obvyklého zápisu moc nepřišel na chuť. Raději využívám režim propojování funkčních a sekvenčních bloků, které však zmíněný software nenabízí, na rozdíl například od bezplatného softwaru pro PLC Millenium, který jej mám ve standardu. Prostě z mého podhledu kaňka na straně jinak slušně vyhlížejícího softwaru. Ale někomu jinému to vůbec nemusí vadit. Alespoň že verze 5.3 má vlevo umístěním informačním okně kompletní seznam možných funkcí / příkazů, takže se méně znalí uživatel rychle z orientuje. Najdeme zde všechny více i méně obvyklé funkce jako jsou například čítače, časovače, posuvné registry, funkce pro manipulaci s daty, porovnání stavů, aritmetické operace, řízení běhu (toku) programu, datovou komunikaci apod.

Pomocí softwaru WindLDR se uživatelem vytvořený program snadno nahrává do PLC a lze jej otestovat díky možnosti sledovat stavy všech proměnných, čítačů, stavů vstupů a výstupů apod. Toto však již obsahuje všechny softwary pro programování PLC. Spíše je zajímavé se zaměřit na to, zda daný software má simulátor běhu programu bez připojeného PLC a jak přesně funguje. To je výhodné pro případ, kdy navrhujeme první základ programu, potřebujeme odzkoušet třeba jen některé cykly a není k dispozici potřebná verze programovatelného automatu. Zatímco starší verze 4.5 toto nemá, verze 5.3 již naštěstí ano, a tak cokoliv naprogramovaného si lze kdykoliv vyzkoušet, alespoň co se základní požadované funkce programu. Na stránkách výrobce najdete následující video ukazující simulaci - http://www.idec.com/usen/products/Catalogs/Software/WindLDR/Images/StimulationMode.html

Další výhodným režimem, který je v jen v5.3 je možnost online editace, tzn. možnost měnit program přímo v PLC bez nutnosti jeho nového nahrávání do z PC. Zatímco běžně nejdříve musíte program změnit v PC, přeložit a poté přehrát do PLC, u online editace již přímo měníte program nahraný v PLC a odpadá tedy položka nahrávání - ukázka online editace http://www.idec.com/usen/products/Catalogs/Software/WindLDR/Images/OnlineEdit.html

Samotnému programování a ukázkám některých programů se pak budeme věnovat v dalších článcích o tomto PLC MicroSmart.

Ukázky z WindLDR v4.5

Příklad jednoduchého programu ve formě liniového diagramu v programu WindLDR v4.5 a možnost výběru typu PLC

Ukázky z WindLDR v5.3

Příklad stejného jednoduchého programu ve formě liniového diagramu v programu WindLDR v5.3 a možnost výběru online ovládání PLC

Off-line simulace programu pouze v simulátoru PLC na PC, kde se pomocí klepání myší mění stavy jednotlivých vstupů a proměnných

Parametry komplexního CPU modulu FC4A-C10R2

Napájení: 230 VAC nebo 24 VDC (dle verze)
Spotřeba: cca 30 VA (u 230 V) nebo cca 4W (u 24 V provedení)
Odolnost proti výpadku napájení: 10 ms
Nelze rozšířit dalšími moduly (to umožňuje provedení FC4A-C24R2 – max. 4 moduly)
Pracovní teplota: 0 až 55°C
Krytí: IP20 (IEC 60529)
Rozměry: 80 x 90 x 70 mm
Hmotnost: cca 230 g
Řídící CPU: speciální SoC obvod IDEC s EEPROM a RAM pamětí
Paměť EEPROM: 32 kB
Paměť pro program: 4,8 kB (až 27 kB u 24vývodové verze FC4A-C24R2)
Záloha RAM paměti:
- Nabíjecí lithiová baterie – životnost min. 5 let
- 30 dní drží obsah vnitřních registrů, čítačů apod.
Čas vykonání příkazu:
- Základní příkaz: LOD 1 mikrosekund
- Rozšiřující příkaz: MOV 46 mikrosekund
- 1000 základních příkazů: 1650 mikrosekund
Binární / logické vstupy: 6
- Napětí log. stavu 1 (High): 20.4 až 28.8V DC
- Proud: vstup I0 a I1: 11 mA; I2 až I5: 7 mA/vstup (24V DC)
- Odpor: vstup I0 a I1: 2.1 kOhm; I2 až I5, I10 až I15: 3.4 kOhm
- Indikace každého stavu LED diodou
Spínané výstupy: 4
- COM0: 3x NO kontakt
- COM1: 1x NO kontakt
- Zatížení: proud max. 2A při 230 VAC nebo 30 VDC
Velikost řídícímu programu:
- 35 základních instrukčních slov
- 38 rozšířených instrukčních slov
Výbava funkcí:
- 256 vnitřních relé
- 64 posuvných registrů
- 400 datových registrů
- 32 čítačů (klasické, reverzní, čítání nahoru/dolu)
- 32 časovačů (1-sec, 100-msec, 10-msec, 1-msec)
- 4 zachytávací / přerušovací vstupy
Funkce autodiagnostiky:
Kontrola napájení, watchdog, datová komunikace, kontrolní součet programu v EEPROM i v RAM, RTC (přesnost +/- 30 s /měsíc), spuštění a vypnutí běhu programu z připojeného PC, interním relé, vstupem

Rozebrané komplexní PLC MicroSmart FC4A-C10R2

Závěr

Malé kompaktní PLC IDEC MicroSmart patří mezi zajímavé volby pro aplikace vyžadující jednoduché nebo mírně náročné řízení a regulaci, kde cena je prioritou a uživatel / programátor si vystačí s jen jednoduchým programovacím softwarem. Žádný komfort nečekejte, ale zase se v něm bez problémů celkem rychle zorientujete. Prostě pokud pracujete se Siemensem LOGO, které je několikrát dražší, možná nad MicroSmartem ohrnete nos. Ale pozor až zákazníkovi požadující jen několika tlačítky ovládat pohon nabídnete provedení se Siemensem za více jak 10 000,-, hodí vám to na hlavu, protože to samé se s PLC IDEC MicroSmart dá provést za cca 4 000,- Kč . A právě pro podobné aplikace je PLC IDEC MicroSmart jako dělané.

Na stránkách serveru automatizace.HW.cz si pak postupně objeví o popsané nějaké příklady programů vytvořených na zde testovaném PLC.

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz