Jste zde

TEST - Výkonné kompaktní PLC Omron NX1P2 - 2.díl - Hardware

Antonín Vojáček, 19. Srpen 2017 - 20:27

Jak vypadá PLC Omron řady NX1P2 z uživatelského pohledu? Konkrétně se prakticky podíváme na výhody i nedostatky provedení konkrétního typu NX1P2-9024DT1 s rozšiřujícími I/O kartami ID3417 a OD3256.

CPU jednotka NX1P2-9024DT1

CPU jednotka NX1P2-9024DT1 má stále klasické provedení velmi podobné starším a dřívějším typům PLC Omron, například typu CPL1 atd. Stále se zde jedná o černo-šedou krychli se zadním uchycením na DIN lištu. Rozměry cca 130x100x71 mm jsou docela optimální, zvláště výška na DIN liště jen 71 mm umožňuje vestavbu i do nižších skříní s hloubkou 120 mm. Nicméně v budoucnu u dalších nových PLC by možná Omron mohl zkusit ještě větší redukci rozměrů, vzhledem k současné možnosti vysoké integrace a stále více požadovaného zmenšování skříní / rozvaděčů ze strany uživatelé strojů na těchto PLC postavených strojích.

Pouzdro CPU jednotek NX1P2 je kompletně z plastu a je jen čistě vizuálně designově rozděleno jakoby na dvě sekce: část vstupů / výstupů a část s RJ-45 konektory. Ve skutečnosti jsou pevně spojeny, i když to působí dojmem, že část s konektory RJ-45 je pouze nasazená přídavná karta.

Porovnání velikost CPU NX1P2-9024DT1 (zde i s přídavnými I/O kartami) se základní CPU jednotkou Siemens S7-1200 (CPU 1211C).

Z hlediska "počítačových parametrů" je zajímavé zmínit, že zpracování instrukce trvá 3,3 až 70 ns (dle typu instrukce). Základní vestavěná paměť obsahuje 1,5 MB prostoru pro program a 2 MB napěťově nezálohovaného a 32 kB napěťově zálohovaného prostoru pro data. To celkově představuje až 95 tisíc proměnných. Tyto parametry ukazují na dostatečnou výpočetní výbavu i pro rozsáhlé aplikace. Navíc je zde mimo zpracování 32-bitových hodnot (DWORD) podporováno i použití 64-bitových hodnot (LWORD).

Z pohledu konektivity obsahuje CPU jednotka na svém těle základní sadu 24 I/O přípojných míst, konkrétně 14 dvoustavových 24 V binárních NPN/PNP vstupů a 10 spínaných tranzistorových 24V PNP výstupů pro zatížení max. 2,4 A. V obou případech jsou vyvedeny na dvě sady sdružených pružinových terminálů, které lze po uvolnění dvou šroubů vyjmout ven. Čas reakce vstupů na změnu stavu napětí je 2,5 mikrosekundy s možností filtrace v rozsahu 0,25 až 256 ms. Čas reakce / přepnutí výstupů je max. 0,8 ms. To je velmi dobrá základní výbava pro malé aplikace a tak lze kompaktní CPU jednotku bez problémů použít i zcela samostatně bez dalších rozšíření. Velmi rychle reagující vstupy lze rovnou využít i pro různé pulsní výstupy snímačů, jako např. inkrementální rotační či lineární enkodéry.

Základní parametry nabízených CPU jednotek řady NX1P2 z katalogu Omronu.

Mezi malé rozšíření lze pak započítat "šachty" na čele CPU jednotky pro vložení malé rozšiřující karty, které jsou umístěny pod snímatelným plastovým krytem (jedna v mém případě typu NX1P2-9024DT1). V nabídce jsou hlavně provedení s RS-232 a s RS-485 sériovými rozhraními, které jinak v základu CPU jednotky již nenajdete. To je však dnes běžný jev u 90 % všechny nových typů PLC. Zde je však rozšíření celkem jednoduché a i finančně né moc náročné. Také je možné do šachty osadit i provedení s analogovými vstupy/výstupy +/-10V a 0-20 mA. Žádné tyto karty jsem však v době testu zatím neměl k dispozici.

Dále pak na čele CPU jednotky najdete dvě otvírací dvířka. Pod jedním se nachází "šachta" pro zálohovací baterii, která případně slouží pro zálohování RTC obvodu reálných hodin, kdy bez jejího osazení (standardní režim), jsou hodiny zálohovány vnitřním kondenzátorem pro dobu cca 10 dní. Záleží tedy na potřebách konkrétní aplikace. Pod druhými slot pro SD kartu a čtyři DIP, které definují co se má s kartou po zapnutí napájení provést (transfer data, záloha dat, obnova dat nebo tzv. bezpečnostní režim).

"Rozborka" PLC Omron NX1P2-9024DT1 (zde CPu jednotka již osazeny i přídavnými kartami - viz níže).

Několik poznámek k konektorům RJ-45: Rozhodně je dle mého názoru výborný tah Omronu v každé CPU jednotce NX1 nabízet standardně jak rozhraní EtherNet/IP (port 1), tak EtherCAT (port 2). Obě jsou totiž v moderní průmyslové automatizaci již téměř nepostradatelné. EtherNet/IP (pracující i jako běžný Ethernet TCP/IP) slouží hlavně pro komunikaci s jinými PLC, HMI panely, či počítači v topologii hvězda (star), zatímco EtherCAT je určen pro napojení rychlých měřících jednotek a hlavně různých pohonů (měniče, serva atd.) v topologii linie, kruh nebo větvení se vzdálenostmi mezi jednotlivými uzly až 100 m. Je nutné zde uvést, že mnou zkoušená základní CPU jednotka nepodporuje v rámci EtherCATu synchronizaci os řízení pohonu, ale jen samostatně řídit až 4 pohony. K synchronizaci více pohonů do os je nutné si pořídit dražší CPU NX1P2-1140DT.

Možnosti použití vestavěných ethernetových komunikací EtherNet/IP a EtherCAT.

Trošku mě však osobně překvapilo, že Ethernet rozhraní přímo ve firmwaru PLC nepodporuje Modbus-TCP protokol a ni není softwarový komunikační blok pro Modbus-TCP přímo součástí programovacího prostředí Sysmac Studio. Ten nutné si vyžádat od technické podpory jako externí blok, který si přidat "ručně" do knihovny. O tom, ale více v dalších dílech pojednávající o programování. Nicméně je v dnešní rychlé době tato složitost realizace Modbus-TCP komunikace trošku zarážející. Většina výrobců PLC ji již přímo v základu implementovali do firmwaru PLC nebo alespoň jako funkční blok do programovacího prostředí, aby její použití a zprovoznění bylo opravdu co nejrychlejší a nejjednodušší.

Možnosti rozšíření - I/O karty

Z hlediska možnosti rozšíření PLC o další vstupy/výstupy je pak možné z pravé strany CPU jednotky přímo připojit až 8 úzkých rozšiřujících karet různých vstupů a výstupů nebo dalších 16 modulů připojit přes EtherCAT. Výhodou je, že všechny zde používané rozšiřující karty jsou kompatibilní napříč všemi PLC programovatelnými přes Sysmac studio, tedy i postavením vyšších a výkonnějších typů NX a NJ.

PLC Omron NX1P2-9024DT1 s namontovanými přídavými I/O kartami PF0630, ID3417 a OD3256.

K upevnění karet slouží zajímavý a dle mého názoru chytře udělaný mechanismus vertikálních kolejnic. Karty jsou tak po montáži mechanicky pevně spojeny s CPU, i když mají i vlastní "zacvakávání" na DIN lištu. Elektricky se pak karta přes pružinové kontakty napojí na CPU jednotku nebo nejbližší vedlejší kartu. Sada těchto kontaktů slouží zároveň pro paralelní napájení všech karet i jako komunikační sériová sběrnice s CPU jednotkou. Na poslední instalované kartě v řadě pak musí být dle upozornění výrobce vždy osazena zakončovací krytka, aby nedošlo ke znečištění odhalených propojovacích kontaktů. Nicméně se jejich prostřednictvím přímo z CPU jednotky nenapájí samotné vstupy či výstupy připojených karet.

Základní CPU jednotka má pod krajním vysouvacím krytem schované kontakty pro připojení přídavných I/O karet, které se zasunují do připravené vertikální "kolejničky".

Pro tento účel je nutné nejdříve osadit speciální napájecí kartu napájení vstupů a výstupů s označením PF0630. Takže ve skutečnosti lze použít max. 7 ks I/O karet. Nejen to, že to tedy zabírá jednu pozici, protože prakticky vždy je nutné s použitím jakýkoliv IO karty ji také osadit, ale i zvyšuje náklady na celé PLC. Její výhodou pak je, že místo 24 V napájení PLC, lze na ní přivést i jiné napětí v rozmězí 5 až 24 VDC a tak s tímto napětí také pracovat na vstupech výstupech na ni napojených dalších karet. I když mi toto řešení možná obecně trošku krkolomné, je to daň za univerzálnost I/O karet, a že tento systém najdete i u některých jiných výrobců. Teď mě například napadají jednotky vzdálených vstupů a výstupů Siemens ET200.

Popis rozvodu napájení 24VDC na hlavní CPU jednotku a následně na I/O rozšiřující karty / moduly.

Nabídka rozšiřující I/O karet zahrnuje různé kombinace a provedeních binárních (digitálních) a analogových vstupů / výstupů, přičemž vždy jsou na ni přítomny nejen samotné signálové svorky, ale i vždy napájecí svorky napojené na již zmíněnou napájecí kartu PF0630. Například v mém případě jsem měl k dispozici kartu 4 dvoustavových (binárních) vstupů označenou jako ID3417 a kartou spínaných reléových výstupů označenou jako OD3256.

PLC Omron NX1P2-9024DT1 s přídavými I/O kartami PF0630, ID3417 a OD3256 před a po montáži. I konektory přídavných karet jsou velmi snadno snímatelné bez nástrojů.

U karty vstupů ID3417 tak lze například PNP snímač se spínaným výstupem snadno kompletně napojit na 3 vertikálně sousedící svorky, kde například svorka 1 reprezentuje signálový vstup z PNP výstupu snímače, svorka 2 (IOV) představuje napájení 5-24VDC s maximálním zatížením až 4 A (konkrétně však podle napájení karty PF0630) a svorka 3 (IOG) je GND svorek 24V napájení. Tato skupina se pak v rámci celé karty ID3417 vyskytuje 4x, takže lze nezávisle na sobě připojit 1 až 4 senzory/snímače. Ty však musí mít stejnou úroveň napájení.

Podobné je provedení / konfigurace i karty OD3256 s výstupy. Ta umožňuje spínání napětí až 24V a při zatížení max. 0,5 A s výrobcem rychlostí reakce 1,0 ms. Na níže uvedené fotografii mám konkrétně připojeno na kartu vstupů optický senzor a snímače teploty a vlhkosti. Na kartu výstupů pak přímo 24VDC tříbarevný maják s piezo houkačkou Banner. Z toho je mimo jiné patrné, jak snadno se snímače a akční prvky napojují, protože není nutné někde realizovat samotné napájecí svorky.

Závěr

Z pohledu hardwarové výbavy lze mnou zkoušené PLC Omron NX1P2-9024DT1 jen dost obtížně zařadit, protože svojí koncepcí zatím nemám zcela srovnatelného konkurenta. V měřítku kompaktních PLC lze PLC NX1P2 označit jako velmi výkonnou řídící jednotku, která může bez problémů sama odřídit i velké průmyslové stroje nebo malé i středně velké linky. Z pohledu robotických aplikací základní CPU jednotka NX1P2-9024DT1 nepodporuje synchronizaci os pohonů, ale jen individuální řízení 4 pohonů napojených na EtherCAT.

Příští 3. díl pak bude takový první praktický úvod do struktury a "vizáže" programovacího prostředí Sysmac Studio - https://automatizace.hw.cz/test-vykonne-kompaktni-plc-omron-nx1p2-3dil-sysmacstudio.html