Jste zde

TEST - PLC IDEC MicroSmart FC6A Plus - 1. díl hardware

Antonín Vojáček, 21. Srpen 2018 - 7:46

Potřebujete rozměrově malé PLC s velkou výbavou komunikačních rozhraní? Tak PLC IDEC FC6A Plus je velmi dobrým kandidátem. Reprezentují jej velmi malé kompaktní rozměry, ale vynikající výbava a velké možnosti rozšíření.

Většina kompaktních levných PLC do 10 tis. Kč obvykle stále poskytuje hodně dvoustavových binárních vstupů a spínaných výstupů, ale v oblasti datových komunikačních rozhraní to již bývá horší. Často je jím již dnes standardní 1x Ethernetový port RJ-45, případně ještě programovací USB port. Pak jsou PLC, které sice mají i navíc nějaké RS-485 komunikační rozhraní nebo slot pro SD kartu, ale často bohužel až v konfiguraci s větším počtem vestavěných I/O vstupů a výstupů, což obvykle znamená hned i větší rozměry.

Pokud však pro moderní aplikaci řízení nepotřebujete již velké množství I/O a většina řízení se odehrává po datové komunikaci s jinými zařízeními, potřebujete jen hodně komunikačních rozhraní a jen málo standardních vstupů/výstupů (I/O). I z pohledu například ethernetové komunikace je výhodné mít na PLC více než jeden Ethernet port, například jeden pro komunikaci po průmyslovém ethernetu EtherNet/IP a druhý pro sběrnici Modbus-TCP. Dále například 2x RS-485 komunikaci pro Modbus-RTU. Navíc třeba potřebujete analogové výstupy atd. Takovou "atypickou výbavu" již moc výrobců u levných PLC nenabízí. A to je výhodu letošní nové řady PLC korejského výrobce IDEC s obchodním označením MicroSmart a produktovým označením FC6A plus.

MicroSmart FC6A vs. FC6A Plus

V nabídce IDEC najdete hned dvě jen mírně odlišná označení, která však v praxi znamenají dvě téměř zcela odlišná PLC. Již nějaký ten "pátek" vyráběná řada "FC6A" prakticky tvoří takovou běžnou řadu kompaktních PLC, která nabízejí velké množství integrovaných I/O. Na proti tomu řada "FC6A Plus" vypadá zcela odlišně a její hlavní výhoda je právě co největší "komunikativnost" při co nejmenších rozměrech. Dá se říct, že je to bylo pro vývojáře výrobce asi takové "designové cvičení", jak co do nejmenší zástavby dostat co nejvíce funkcí v podobě standardních rozhraní a slotů. Konkrétně do výsledných rozměrů 70 x 90 x 73 mm. I výpočetní / řídící hardware PLC FC6A Plus je však vylepšený, takže poskytuje o něco větší výpočetní výkon, větší vnitřní paměť a hlavně již přímo v CPU jednotce integrované ethernetové / internetové funkce (webserver, FTP server, email klient, SMTP a další).

Porovnání velikosti CPU jednotky MicroSmart FC6A (MicroSmart All-in-One) a MicroSmart FC6A PLUS.

Hardware FC6A Plus

PLC řady FC6A Plus se prakticky vyrábí ve dvou variantách, které se prakticky liší jen v tom, zda ve výbavě hlavní CPU jednotky jsou spínané výstupy v podobě rychlých tranzistorů pro zatížení max. 0,5 A (CPU jednotka označená FC6A-D16P1CEE pro tranzistory PNP nebo FC6A-D16P1CEE pro tranzistory NPN) nebo pomalých více zatížitelných relé až 2 A (CPU jednotka označená FC6A-D16R1CEE). V mém případě jsem měl k testování postupně dispozici obě verze.

Základní CPU jednotka PLC verze FC6A plus.

I přes malé rozměry však i základní CPU modul obsahuje 8 vstupů dvoustavových vstupů a 8 spínaných výstupů ať již v tranzistorovém nebo reléovém provedení (dle konkrétně zvoleného typu). 6 z 8 vstupů pak navíc mohou pracovat jako rychlé čítací vstupy pro pulsní signály o frekvenci až 100 kHz. Takže i jen na základní jednotku lze připojit až 3 plné dvoukanálové enkodéry. K tomu je pod oddělenou krytkou v základu k dispozici i jeden základní analogový 12-bitový napěťový vstup s rozsahem 0 - 10 V. V případě výstupů lze v tranzistorovém provedení spínat až frekvencí 100 kHz a využít jej pro PWM řízení v rozsahu 0,1 až 100%. Další vstupy a výstupy různého typu pak lze doplnit připojením až 63 rozšiřujících modulů a tedy celkem lze dle informací výrobce dosáhnout až na 2060 vstupů / výstupů.

Podrobný popis připojovacích míst a indikačních LED základní CPU jednotka PLC verze FC6A Plus.

Již v základu všech CPU modulů jsou dvě oddělená rozhraní Ethernetu 10/100 Base-TX schované pod vyjímatelnými plastovými krytkami na čelní straně PLC. Oba přítomné porty RJ-45 lze provozovat zcela nezávisle a odlišně, takže jeden například může realizovat Modbus-TCP komunikaci v režimu Server a druhý klidně Modbus-TCP v režimu Client, nebo i třeba jako průmyslový EtherNet/IP rozhraní nebo prostě jen jako klasickou TCP/IP ethernetovou komunikaci pro přístup z PC do vnitřních vestavěných funkcí. V blízké době má přibýt k podpora BACnet protokolu. I dnes stále není v PLC běžná přítomnost programovatelného webového serveru, či přítomnost FTP serveru. Webový server lze pomocí zdarma dodávaného PC programovacího softwaru Automation Organizer "naprogramovat" dle svého uvážení jako čistě vlastní webové stránky realizující celé HMI ovládací rozhraní, které v mnoha aplikacích může nahradit klasický HMI panel. Vestavěný FTP server lze použít například pro ukládání a následný přenos protokolovaných dat PLC a nadřazeným systémem, což poskytuje pohodlný a efektivní způsob vzdálené komunikace s PLC. Vše doplňuje standardně i podpora odesílání emailů nebo SNMP komunikace (ovládání a přenosu dat). Obou těchto zajímavých vlastnostech pak podrobněji prakticky popíšu v dalších dílech testu.

Základní CPU modul FC6A-D16RCEE s přiloženými doplňky a se sejmutými kryty.

Další komunikační porty, konkrétně sériové rozhraní RS-232 a RS-485, lze přidat s využitím takového rozšiřující "kastlíku" na dvě různé doplňkové karty. V mém případě mám jednu pozici obsazenou kartou FC6A-PC3 obsahující 2x dvoudrátové sériové rozhraní RS-485 na malých šroubových svorkách. Ty lze využít (a já je tak i využívám) pro podporovanou Modbus-RTU komunikaci (jak Master, tak i Slave). Druhou pozici pak mám osazenou kartou FC6A-PK2AW s 2x analogovým výstupem 4-20 mA. Aniž by celkově PLC výrazně nabylo na rozměrech, tak prakticky může obsahovat vše potřebné.

Zakrytované a otevřené krytky konektorů CPU jednotky FC6A-D16P1CEE doplněné o rozšiřující modul karet (Carrtrige Base module) s instalovanými kartami FC6A-PC3 (2x RS-482 rozhraní) a FC6A-PK2AW (2x analog. výstup 4-20mA).

Nesmím zde zapomenout na standardní SD kartu, který může sloužit jako velká beznapěťová paměť například pro datalogging, ale také ji lze využít jako "malý" harddisk pro soubory webového serveru (obrázky apod.) nebo pro přehrání programu PLC bez připojení PC.

Z pohledu výpočetního procesorového jádra je PLC vhodné pro řízení strojů, celých výrobních zařízení nebo malých linek a to nejen konektivitou, ale i pamětí programu 800 kB pro až 100 tis. kroků programu a rychlým zpracováním cyklu programu v časech do 1 ms. Nicméně v mém složitějším programu i obsahující 32-bitové operace a dělení a funkcí průměrování a filtrace pak vyžaduje cykl programu cca 2 až 3 ms. I to je však dobrý čas. Integrované hodiny reálného času použitelné pro dlouhodobé časovací účely mají definovanou chybu typicky 30 sekund za měsíc při provozní teplotě 25°C. Naopak pro rychlé časování jsou k dispozici časovače s periodou 1 ms / 10 ms / 100 ms a 1 sekunda.

Porovnání výkonu CPU nové řady FC6A Plus v porovnání se staršími modely PLC IDEC.

Praktické poznámky k hardwaru z testování

Před použitím PLC je nejdříve nutné do speciálního slotu zasunout zásobník s 3 V knoflíkovou baterií typu 2032, která drží data v paměti PLC i při jeho vypnutí. Baterie připravená v držáku je součástí balení PLC a stačí ji tedy jen zasunout do otvoru v PLC. Životnost baterie by měla být cca 4 roky a nízká hodnota jejího napětí nebo když zcela chybí ve slotu, PLC indikuje červenou LED chybu "BAT". Konkrétně baterie zálohuje například stavy čítačů, stavy registrů, speciálních registrů a funkci hodin reálného času.

Součástí balení CPU jednotky je připravený držák s baterií pro vložení do slotu PLC pro udržení dat v paměti PLC i po odpojení napájení.

Zajímavostí je pak pod krytkou s označením "Analog IN" speciálně vyvedený analogový napěťový vstup 0-10 VDC s rozlišením na 12 bitů. Protože ten je v provedení malého zasunovacího konektoru, je přímo v balení PLC přibalen kablíček s již nalisovaným konektorem pro rychlé použití vstupu. To je příjemné (jiný výrobci to obvykle prodávají takové doplňky za těžké peníze jako "option").

Součástí balení CPU jednotky je i připojovací kablík se speciálním konektorem pro připojení vestavěného analogového vstupu 0-10 VDC.

Pod krytkou "SD" se nenachází pouze slot pro SD kartu, ale i nenápadný DIP přepínač "0/1". Ten, pokud je to nastaveno v programu PLC, slouží k hardwarovému zapnutí / vypnutí běhu programu. Standardně je v PLC tato funkce zapnuta a od výrobce je přepínač nastaven na pozici "0", tedy stop programu. Pro běh programu je nutné jej přepnout do polohy "1". Tuto funkci lze v nastavení PLC v PC softwaru "Automation Organizer / WindLDR" vypnout, ale osobně myslím, že není špatné míst možnost udělat Start/Stop programu i hardwarově.

Část dvoustavových a vstupů a výstupů je vyvedena na dva vyjímatelné konektory se šroubovacími svorkami, resp. jeden konektor obsahuje 8 x 24 VDC vstup a druhý 8 x spínaný výstup. Z pohledu vstupů se jejich "detekční" polarita definuje tím, zda se do společné svorku "COM" zapojí "+" svorka zdroje, pak lze na ně připojit např. senzory s NPN výstupy nebo se připojí na svorku "COM" zapojí "-" svorka zdroje a pak lze na vstupy připojit naopak PNP výstupy (např. snímačů). U výstupů je v relé provedení sada rozdělena na 2 sekce po 4 relé se společnou COM svorkou definující, jaké napětí bude na spínaném výstupu při jeho sepnutí. V tranzistorovém provedení je nutné připojit na svorky "VOL" a "COM" připojit přímé zdroj 24 VDC podle verze s PNP nebo s NPN tranzistory pak spínají buď 0 V nebo +24 V.

Zapojení spínaných výstupů PLC IDEC FC6A Plus.

Nezvyklá zajímavost se pak nachází na konektoru napájení PLC. Ten je vyjímatelný se šroubovacími svorkami, to není nic zvláštního, ale navíc má i speciální odklápěcí průhlednou plexi krytku, která při odklopení pomáhá vysunout samotný konektor.

Napájecí konektor 24VDC je schovaný pod plexi krytkou, která po vyklopení vystrčí konektor ven z PLC (zajímavá a užitečná funkce).

Závěr

Programovatelný automat IDEC řady FC6A Plus představuje zajímavé řešení, kde je nutné zejména řešit malou prostorovou zástavbu. Typicky například malé řídící jednotky různých jednotlivých měřících zařízení nebo "stand-alone" malých strojů, kde kvůli kompaktnosti chceme do malé skříně 300x200 mm nebo 400x300 mm nacpat celé řízení i s HMI panelem. Navíc v případě využití vestavěného web serveru, který případě může ovládací HMI panel nahradit, lze vše udělat ještě kompaktnější. Pak se již velikost řídící či měřící jednotky prakticky reálně může blížit přímo na míru vyvinutému hardwaru v podobě vlastních desek plošných spojů, protože kompaktněji, než to udělal IDEC, to již udělat nelze při zachování nějakého přijatelného montážního komfortu.