Jste zde

Výkonné PLC jednotky Fatek FBs-xxMC a přídavné moduly

Antonín Vojáček, 2. Prosinec 2007 - 23:00

PLC Fatek není jen základní malá řídící jednotka řady FBs-10MA, ale může být i větším systémem složeným z vícevývodové řídící jednotky rozšířené o mnoho různých modulů pro připojení běžných i speciálních prvků a přístrojů, jako jsou senzory s proudovou smyčkou, termočlánky nebo displeje. Tam, kde je však nutné např. připojit inkrementální snímač otáček nebo řídit vytápění v závislosti na času a datu, je nutné nasadit výkonnější řídící PLC jednotku řady MC.

Nabídka firmy FATEK, kterou v České republice zastupuje firmy SEA PRAHA, neobsahuje pouze základní levnou, ale samozřejmě vlastnostmi omezenou ekonomickou řídící jednotku MA, podrobně uvedenou v již dříve uvedeném článku "TEST - Základní ekonomické PLC FATEK FBs-10MA", ale i výkonnější řídící jednotku řady MC, která se vyznačuje velmi rychlými čítacími vstupy pro rychlé signály nebo hodinami reálného času RTC. Zatímco rychlé čítače jsou vhodné například pro připojení inkrementálních snímačů otáčení (pohybu), hodiny RTC jsou nutné pro všechny aplikace vyžadující měření a regulaci v závislosti na čase (denní době) nebo datu, například u řízení vytápění nebo časového spouštění spotřebičů.

Pro regulaci a měření rozsáhlejších aplikací, kde je nutné připojit a použít více vstupů a výstupů, nebo v případě, že je potřeba připojit speciální senzory jako např. termočlánky nebo různé displeje, je možné použít ke všem řídícím jednotkám s větším počtem vývodů než 14 (platí i pro základní jednotky řady MA) rozšiřující moduly a jednotky.

 

Příklad použití PLC Fatek s řídící jednotkou FBs-24MCT a rozšiřujícím modulem pro připojení termočlánků FBs-TC6 pro regulaci teploty tavícího zařízení

Bližší popis řídící jednotky MC

Řídící jednotku PLC Fatek řady MC (High-performance main unit) lze stejně jako jednotky ostatních řad mít v různé velikosti, podle požadovaného počtu a typu vstupů a výstupů nebo napájení 230 V AC nebo 24 V DC. S tím souvisí i velikost jednotky, konkrétně její délka. Jinak jsou všechny z uživatelského pohledu stejné - v provedení s horní a spodní dvouřadou svorkovnicí, USB nebo RS-232 konektorem pro připojení k PC schovaným pod krytem označeným jako Port0, velkým snímatelným krytem, pod kterým je slot pro připojení rozšiřujících desek, nebo konektorem pro připojení rozšiřujících modulů. Ten však z důvodu nedostatku místa není k dispozici u nejmenších provedení FBs-10MC a 14MC. Narozdíl od levnější řady MA poskytuje výkonnější typ MC velmi rychlé čítací vstupy a výstupy HCS vhodné pro přímé připojení inkrementálních, indukčních a jiných snímačů s binárním výstupem, generující rychlý sled jen velmi krátkých impulsů nebo generování rychlých impulsních signálů, například pro přesné řízení motorů, a hlavně integrovaný kalendář/hodiny reálného času RTC pro časové řízení regulace nebo výměnný terminálový (svorkovnicový) panel, který umožňuje měnit konfiguraci svorek.


 

Rychlé čítací vstupy HSC u jednotky FBs-xxMC mohou být snadno přímo použity například pro přímé řízení otáček motorů a pohyb obráběcích strojů

Základní parametry řídících jednotek MC:

  • Napájení: 100 - 240 V AC nebo 24 V DC
  • Rychlost zpracování: cca 0.33 mikrosekund / sekvenční instrukci
  • Paměť:
    • Flash a SRAM zálohovaná lithiovou baterií
    • Kapacita 20k slov (20K Words) = 36 sekvenčních instrukcí, 326 funkčních bloků, 4 SFC příkazy
    • 64 vstupních a výstupních 16bit. registrů
    • 256 časovacích i časovacích 16bit. registrů
    • až 10 912 uživatelsky přístupných 16bit. datových registrů
  • Vnitřní výbava řídícího obvodu SoC:
    • 16 a 32bit. čítače/časovače s možností časovat 0.01 až 1 sekunda
    • Vysokorychlostní časovač HST s přesností 0.1 ms
    • 8 vnitřních a 32 vnějších přerušení (Interrupts)
    • Adresovat lze až 256 vstupů/výstupů
  • Vstupy:
    • 6 až 36 opticky oddělených vstupů 0 - 24 V DC
      • až 8 vysokorychlostních čítacích vstupů HCS, frekv. max. 120 kHz
      • až 14 středně rychlých HCS vstupů, frekv. max. 20 kHz
      • až 20 pomalé, zpoždění 4.7 ms
      • analogově a digitálně filtrované (lze nastavit)
    • zdroj napětí 24 V DC / 400 mA
  • Výstupy (vždy je možné mít jen jeden druh výstupů):
    • 4 až 24 reléových nebo tyristorových spínaných výstupů
    • 4 až 30 tranzistorových výstupů 5 - 30 V DC, typu NPN nebo PNP
      • až 8 vysokorychlostních (High speed), max. frek. 120 kHz, max. 0.5 A
      • až 6 středně rychlých (Medium speed), max. frek. 200 kHz, max. 0.2 A
      • až 16 pomalých výstupů (Low speed), frek. až 0.2 kHz, max. 0.5 A
  • Komunikace: USB nebo RS-232 s PC, možnost rozšíření o 1x až 4x RS-232/RS-485 (až 921.6kb/s) nebo Ethernet
  • Signalizace stavů vstupů a výstupů LED podsvícenými čísly
  • LED signalizace běhu programu, napájení a chyby
  • Rozměry: 90 (10MC) až 175 (60MC) x 60 x 80 mm, stupeň krytí IP20
  • Pracovní teplota: 5 až 45 °C v uzavřeném prostoru nebo až 55°C v prostoru otevřeném
  • Upevnění: na plochu 2 otvory pro šrouby nebo na standardní 35 mm DIN lištu
  • Další vlastnosti: vestavěné hodiny reálného času RTC a kalendář
  • Řídící moduly (mimo typu 10MC a 14MC) lze rozšířit o další různé vstupy/výstupy prostřednictvím rozšiřujících modulů

Řídící PLC jednotky (nejen řady MC) se skládají z následujících prvků: 1 a 2- držáku na DIN lištu, 3- připevňovací otvory, 4- zdroj 24 V, 5- napájecí svorky, 6- kryt rozšiřujícího slotu, 7- připojení k PC, 8- indikace komunikace s PC, 9 a 10- indikace stavu vstupů/výstupů, 11- indikace funkce PLC

Popis rozšiřujících modulů a příklady jejich použití

Rozšiřující moduly a jednotky slouží pro zvýšení počtu vstupů a výstupů řídící jednotky řady MA, MC i MN. Všechny moduly se vzájemně propojují prostřednictvím 14vodičové sběrnice přes dvouřadé ploché konektory, které se vždy zasouvají do k tomu určeného slotu po levé straně umístěné jednotky nebo modulu. Každý modul má také svoji indikaci aktivních vstupů a výstupů, podobně jako řídící jednotka. Výjimkou jsou datové komunikační moduly, které je nutné umístit vždy po levé straně hlavní řídící jednotky.

Moduly digitálních vstupů/výstupů

Pokud nestačí binární vstupy a výstupy základní řídící jednotky lze k ní připojit přídavné rozšiřující moduly 24 V "pomalých" (200 Hz) binárních vstupů (FBs-8EX), tranzistorových (0.6 A) / reléových (2 A) digitálních výstupů (FBs-8EY), nebo kombinovaný modul vstupů/výstupů (FBs-16EA). Tyto moduly mají připojovací svorky realizované stejně jako řídící jednotka, tedy šroubovací, a mohou mít 8 až 60 vývodů. Dále je však možné použít i 24vstupé a 24výstupové tranzistorové moduly FBs-24EX a FBs-24EYT, které mají vývody sdruženy do podoby 30pinového připojovacího konektoru. Tím je modul i přes velký počet vývodů velmi úzký (40 mm), ale je nutné u nich dát pozor na omezený proud výstupů pouze max. 100 mA. Zde se tedy předpokládá přivedení signálů na externí svorkovnici jejíž opačná strana je ve formě konektoru.

V případě, že je potřeba připojit LED displeje, je možné použít moduly FBs-7SG1 s numerickými vstupy/výstupy na 16pinovém konektoru a s vestavěným dekodérem pro 8 nebo 16 znakové 7segmentové displeje, 4 nebo 8 znakové alfanumerické 16segmentové displeje nebo 64/128bodové "grafické" LED displeje. Znakový výstup je multiplexovaný s periodou max 10. ms a volit lze budící napětí v rozsahu 5 až 12.5 V. Budící proud je omezen na 40 mA na jeden segment.

Zmínit je nutné ještě zajímavý modul FBs-32DGI pracující jako kruhový přepínač multiplexující osm 16bitových vstupů (4 znaky) na jeden vstup do PLC. Přepínání vstupů je automatické s nastavenou periodou max. 10 ms.

Mimo rozšiřující moduly jsou v sortimentu ještě rozšiřující jednotky 24 až 60 vstupů a výstupů FBs-xxEAP, které narozdíl od modulů v sobě obsahují i napájecí zdroj 230 V AC nebo 24 V DC. Nezatěžují tedy zdroj řídící jednotky a v případě většího počtu instalovaných rozšiřujících modulů není nutné instalovat další zdroj na víc.

Moduly analogových vstupů/výstupů

Velmi důležité jsou taktéž analogové vstupy a výstupy, které zprostředkovávají rozhraní našeho běžného převážně analogového světa s digitálními procesorovými systémy. Navíc mají nezastupitelnou úlohu pro realizaci stále velmi účinné PID regulace. V nabídce rozšiřujících modulů lze prakticky najít dvě skupiny:

  • Moduly s univerzálními standardizovanými analogovými vstupy/výstupy
  • Vestavné destičky s univerzálními analogovými vstupy/výstupy
  • Moduly se specializovanými vstupy

První skupinu reprezentují moduly jen se standardními napěťovými (-10/0/10 V nebo -5/0/5 V) nebo proudovými (-20/0/20 mA), opticky oddělenými vstupy (FBs-xAD) nebo výstupy ( FBs-xDA) nebo 4 vstupy i 2 výstupy (FBs-4A2D). Digitalizaci provádí 14bitový A/D a D/A převodník, což znamená rozdělení rozsahu vstupního signálu na 16 383 hodnot. To tedy znamená rozlišení až 0,3 mV (5V rozsah) nebo 1,2 mikroA (20 mA rozsah) při přesnosti měření 1%. Moduly napěťových vstupů mají dostatečný odpor 63 kOhmů pro připojení již zesílených signálů, ale nedostatečný pro přímé napojení slabých signálů některých snímačů.

K tomu to účelu slouží třetí skupina, která zahrnuje moduly se 2, 6 nebo 16 vstupními kanály pro připojení termočlánků (FBs-TCx) nebo platinových odporových teploměrů (FBs-RTDx) generující jen malý signál. Měření teploty se provádí s přesností na 0.1°C vzorkovacím časem 2 nebo 4 sekundy. Na termočlánkové vstupy lze připojit všechny běžné typy termočlánků: J (-200~1200°C), E (-190~1000°C), K (-190~1300°C), T (-190~380°C), R (0~1800°C), B (350~1800°C), S (0~1700°C ), N (-200~1000°C). Uvnitř modulů je již provedena kompenzace studeného konce a zesílený signál je opticky oddělen od dalších obvodů. Do modulu pro odporové teploměry lze 3vodičově připojit klasické snímače Pt100 nebo Pt1000, které jsou vhodné pro měření teplot -200 až 850°C, resp. až 600°C.

Hitem poslední doby jsou pak vestavné destičky dvou 12bit. analogových výstupů (FBs-B2DA) a 2 analogových vstupů a 1 výstupu (FBs-2A1D), opět s 12bitovým převodníkem, i když kódování hodnoty je 14bitové. Destičky se vkládají do rozšiřujícího slotu v řídící PLC jednotce. Výhodou je, že lze tak snadno získat analog. vstupy i výstupy, bez potřeby instalace dalších modulů na DIN lištu. Naopak nelze destičku použít, pokud již je v místě rozšiřujícího slotu jiná destička, například HMI rozhraní či digitální komunikace.

  

FBs-B2DA a FBs-2A1D

Rozšiřující moduly analogových vstupů a výstupů (FBs-6AD a 2DA) mohou sloužit k plynulé PID regulaci například úrovně vody v nádrži. Jako uživatelské rozhraní (HMI) lze použít kompaktní terminál FB-DAP

Přídavný napájecí zdroj

Protože musí být rozšiřující moduly také napájeny a zvláště při jejich větším počtu již nemusí zdroj v řídící jednotce svým výkonem postačovat, jsou v nabídce i přídavné a samostatně zapouzdřené zdroje FBs-EPOW se dvěma výstupy 24 V a jedním 5 V s celkovým výkonem 20 VA.

Komunikační datové moduly

Pokud z nějakého důvodu není možné použít vestavné komunikační desky do řídících jednotek (např. je již slot obsazen deskou displeje s tlačítky), nebo je potřeba více komunikačních rozhraní, lze použít rozšiřující komunikační moduly označené jako FBs-CMxx. V široké nabídce jsou buď jednodušší moduly s dvěma rozhraními RS-232 nebo RS-485 s indikací vysílání (TX) a příjmu (RX), moduly s jedním RS-232 a R-485 s indikací jen TX/RX nebo i stavů RUN a LINK nebo dokonce i modul dvou RS-485 a jedním rozhraním Ethernet. Mimo to jsou k dispozici i modul RS-485 Hub s indikací kolize, RS-485 opakovač nebo převodník RS-232/485 s opticky oddělenými rozhraními.

S RS-485 opakovači nebo HUBy lze snadno komunikovat mezi PLC na vzdálenosti i více než 1000 m nebo vytvořit síť typu hvězda.

HMI rozhraní a RFID čtečka

Pro komunikaci PLC s člověkem je potřeba nějaké HMI rozhraní (Human-Machine Interface). Mimo rozsáhlé řídící aplikace, kdy je PLC napojeno na OPC server se vyzualizace se provádí prostřednictvím PC, je nutné nějaký zobrazovač a ovládací klávesnici připojit přímo na PLC. K tomu lze použít i HMI FB-DAP nebo programovatelné terminály APT s maticovým LCD a klávesnicí z nabídky SEA PRAHA, které jsou upravené pro připojení k PLC přes RS-232.

Terminál FB-DAP v osobě integruje 16znakový dvouřádkový LCD displej podsvícený LED a 20 tlačítkovou membránovou klávesnicí napájená 24 nebo 5 V. K PLC připojuje prostřednictvím RS-232 nebo RS-485 a mimo jiné umožňuje přistupovat do systému PLC, měnit nastavení, provádět testování a kontrolu PLC. Také lze v případě RS-485 propojit až 16 terminálů do jednoho řetězce a tak realizovat vstup z mnoha různých míst. Navíc pro stále se rozšiřující systém radiové identifikace RFID mohou obsahovat i RFID čtečku (zapisovač) umožňující bezdotykové čtení, příp. zápis, dat z a na kartu do vzdálenosti až 18 cm. Podporovaná je komunikační frekvence 134,2 kHz i 13,56 MHz.

  

K PLC Fatek lze připojit i programovatelný terminál APT z nabídky firmy SEA PRAHA

S terminálem FB-DAP lze snadno měnit a nastavovat hodnoty proměnných běžícího programu

V terminálech FB-DAP integrovaná RFID čtečka a zapisovač umožňuje bezdotykově číst a i zapisovat informace na RFID kartě.

Programování PLC nejen pomocí PC

Programovat PLC Fatek není možné pouze pomocí PC a programovacího softwaru WinProLogic, ale i externím programovacím zařízení s označením FP-07C podobajícím se kalkulačce, pouze místo matematických funkcí jsou jednotlivé příkazy (něco podobného jako u historického počítače ZX Spectrum).

Tento programátor tak obsahuje 16x2 bodový maticový podsvětlený LCD displej a 48 tlačítek s různými funkcemi. Připojení k PLC a komunikace pak probíhá prostřednictvím RS-232 a umožňuje takové funkce, jako je zastavení a spuštění programu, prohlížení jednotlivých proměnných a registrů v reálném čase, monitorování běhu programu i jeho změnu v příkazovém režimu (list instrukcí).

Tento přístroj tak může být užitečnou pomůckou zvláště pro servisní techniky, protože v terénu, například někde ve špinavém provoze například elektrárny, není vždy vhodné a jednoduché připojovat notebook.

 

Vývojový PC software WinProLadder

Programovací a testovací ruční zařízení pro PLC Fatek

Závěr

Celý systém PLC Fatek je velmi modulární tak, jak to má být u každého správného a kvalitního programovatelného automatu. Mimo základní řídící jednotky s 10 a 14 vstupy a výstupy, které není možné rozšířit, lze u ostatních jednotek všech nabízených doplňků beze zbytku využít. To umožňuje sestavit řídící a ovládací systém, co nejvhodněji podle potřeby a požadavků. Navíc je možné později snadno provést jeho další rozšíření, například při rozšíření výrobní linky, regulované budovy, nebo zvýšení stupně automatizace nebo vylepšení regulace stávající aplikace. Univerzální standardní sériová komunikační rozhraní RS-232, RS-485 umožňují prakticky bez problémů připojit i prvky jiných výrobců či jiná PLC či PC. Rozhraní Ethernet pak umožňuje přímé napojení na drátovou i bezdrátovou síť (např. WiFi) bez potřeby modemu či převodníku a tak vzdáleně ovládat aplikaci v rámci domu či továrny nebo dokonce i prostřednictvím internetu.

Pro bližší technické informace, informace o cenách a pro konkrétní poptávky se prosím obraťte přímo na stránky autorizovaného distributora pro ČR, firmu SEA PRAHA - www.seapraha.cz.

Antonín Vojáček

DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: