Jste zde

YASKAWA i3 Control - nová řídicí platforma PLC s OS Linux

Antonín Vojáček, 12. Červen 2022 - 21:25

Na Hannover Messe 2022 byla letos avizována nová PLC platforma YASKAWA i3 Control vyvinutá ve spolupráci s Phoenix Contact. Jde o zajímavou kombinaci PLC a Edge jednotky s OS Linux podporující nejen IEC61131 PLC funkce, ale i Python, C++, C# a Matlab programování.

Aktuální rychlý vývoj systému, platforem a technologií mění rychle i "tradiční" řešení v oblasti průmyslového řízení. Mimo vznik různých Edge počítačů se moderní flexibilitě rychle přizpůsobují i nové platformy PLC. Jednou velmi zajímavou například je zcela nová platforma i³ CONTROL společnosti YASKAWA, která stírá rozdíly mezi systémy PLC (Programmable Logic Unit), Edge Computer a SBC (Single Board Computer). Vývojové programovací prostředí již současně podporuje obrovskou paletu programovacích a vývojových možností zahrnující mimo tradiční FB a ladder PLC programování i IT programovací jazyky. Využít takové jednotky tak může jak tradiční vývojový vývojář, tak i IT technik.

Spolupráce YASKAWA a Phoenix Contact v oblasti PLC

Yaskawa, výrobce řízení pohybu, robotiky a pohonů s proměnnou rychlostí, a Phoenix Contact, výrobce automatizačních řešení, již v roce 2020 oznámili dohodu o využití technologie PLCnext od společnosti Phoenix Contact při vývoji nové řídicí jednotky stroje a platformy PLC nové generace. Společným cílem obou společností bylo nabídnout otevřený a perspektivní ekosystém pro průmyslovou automatizaci. V této souvislosti Phoenix Contact licencoval své runtime prostředí PLCnext společnosti Yaskawa a dohodl se na dalším společném vývoji. Yaskawa totiž viděla PLCnext jako nejotevřenější softwarovou platformu pro průmyslovou automatizaci, která je dnes k dispozici, kombinující programování IEC61131-3, moderní programovací jazyky, bezpečnostní hardware a software a zabezpečení řídicího systému. Rozhodla se tedy technologii PLCnext využít k dalšímu vylepšení a rozvoji své nabídky produktů pro řízení strojů.

i³ CONTROL jako nový směr řídicích jednotek

i³ CONTROL je tak výsledkem výše uvedené spolupráce a Yaskawa tím vytváří zcela novou automatizační platformu. Zvláštností platformy i³ CONTROL je to, že poskytuje technicky přizpůsobené globální řešení pro průmyslově specifické řídicí jednotky, včetně všeho od inženýrského softwaru a hardwaru řídicích jednotek až po technologii integrovaných čipů. YASKAWA zahajuje tuto platformu speciálně nově vyvinutým vývojovým softwarovým prostředím i³ Engineer a první strojní řídicí jednotkou iC9210-PN. A další jednotky portfolia i³ CONTROL by měly následovat.

Softwarové prostředí i³ Engineer pro libovolnou techniku programování

Inženýrský software i³ Engineer otevírá celou platformu, která se vyznačuje otevřeností, flexibilitou a škálovatelností, založenou na operačním systému využívajícím Linux. Podporovány jsou nejen klasické PLC programovací jazyky podle IEC61131-3 a funkční bloky PLCopen prostřednictvím softwaru YASKAWA iCube Engineer, ale již nově také skriptovací jazyky C#, C++, Python nebo MATLAB Simulink právě prostřednictvím softwaru i³ Engineer. To otevírá zcela nové možnosti pro vývoj jednotlivých aplikací a to i v celosvětových týmech. Současně je software přesně navržen tak, aby odpovídal příslušnému rozsahu výkonu komponent Yaskawa. To znamená, že software vždy jednoduše a spolehlivě navede uživatele k optimálnímu řešení pro maximální výkon, aniž by uživatel musel detailně znát příslušné produkty.

Nová generace PLC s iC9210-PN

Prvním hardwarovým produktem pod záštitou nové platformy je i řadič iC9210-PN. Má Profinet a rozhraní RS485 pro chytré a cenově výhodné připojení servo a frekvenčních měničů. HMI lze připojit přes OPC-UA server. Kromě toho PLC využívá jako I/O platformu moduly osvědčeného SLIO systému. To znamená, že tento ovladač je od začátku plně použitelný.

Jako hlavní řídicí procesor se využívá ARM jádro integrované do YASKAWA integrovaného systému SoC. Konkrétně je to procesor Yaskawa Triton, což je 3-jádrový procesor ARM s taktem 1,26 GHz doplněný o YASKAWA periferní prostředky pro vysoké požadavky na synchronní řízení a kompaktnost s nižším ztrátovým výkonem. Procesor je pak doplněn pamětí pro program až 1 GB RAM a data v rozsahu až 4 GB eMMC. Jako operační systém celého běhu PLC CPU je využíván Linux doplněný o RT kernel. Pro samotný PLC řídicí program v rámci rychlého IEC61131 runtime systému (klasická PLC řídící část) je pak přímo na SoC vyhrazeno 1 MB paměti pro program a 4 MB pro data. Prakticky se tak dá říct, že iC9210-PN je taková kombinace Edge computeru a tradičního IEC61131 PLC v jednom balení. A to je zajímavé.

Periferie pak tvoří velmi široké portfólio 5 komunikačních portů: 4x Ethernet port RJ-45 (2 × Gbit, 2 × 100Mbit) a sériový port RS422/RS485 na klasickém 9-pin D-Sub konektoru. Velký počet ethernetových portů, které lze konfigurovat i pro samostatné IP LAN sítě, tedy může eliminovat nutnost použití switche a tedy šetří v tomto směru náklady i kabeláž. Široká je i podpora průmyslových protokolů: OPC-UA (integrovaný OPC-UA Server), EtherNet/IP, Modbus-TCP, Profinet i I/O Link. Vše doplňuje servisní rozhraní USB-C a slot pro SD paměťovou kartu jako přídavnou programovou i datovou paměť. Napájecí konektor je pro 24 V DC na dvojitém páru pružinových svorek a celou tuto PLC CPU jednotku lze rozšířit lokálně až 64 I/O moduly prostřednictvím sběrnice SliceBus s periodou přenosu hodnot od 4 ms. Na levé straně PLC CPU je pak přítomné i klasické PC rozhraní PCIe pro případné budoucí rozšíření. Pro snadnou správu nastavení celého PLC CPU je pak navíc integrován vnitřní web server s běžící aplikací WBM (Web Based Management). Ten umožňuje kompletní nastavení i zjišťování stavu komunikačních rozhraní, stavu běhu na nastavení vnitřního OS i nastavení bezpečnosti ethernetové komunikace v podobě integrovaného firewallu a OpenSSL / TLS šifrování a správy certifikátů.

iC9210-PN je tak prvním hardwarovým produktem pro nové typy automatizačních systémů, kdy současně obsahuje ethernetové rozhraní s podporou Profinetu a Modbus-TCP a i rozhraní RS485 s podporou Modbus-RTU pro chytré a cenově výhodné připojení různých chytrých senzorů, servomotorů a frekvenčních měničů. HMI lze stejně snadno připojit přes OPC-UA server podporující čtecí / zápisovou periodu již od 100 ms. PLC také využívá komponenty zavedeného systému SLIO jako I/O platformu.

Závěr

Aktuálně je PLC platforma YASKAWA i3 Control s nově vyvinutým softwarovým prostředím i³ Engineer a první strojní řídicí jednotka této nové platformy iC9210-PN ještě ve fázi "dolaďování" a uvedení na trh je dle informací společnosti YASKAWA plánováno na konec roku 2022. Tak uvidíme. Nicméně již teď PLC CPU iC9210-PN získalo ocenění German Innovation Award 2022.