Zastúpenie firiem Vipa, Deltalogic, Profichip, Ewon, Procentec a Weintek. Predaj HW, tvorba SW, inžinierska činnosť.

VIPA PROFINET CPU - 4 komunikačné porty: PROFINET I/O, Ethernet PG/OP, PROFIBUS, MPI

Adaptéry NetLink aj pre Windows7 a TIA Portal

eWON COSY - pripája PLC cez internet ešte jednoduchšie

COMbricks - PROFIBUS trvale pod dohľadom

eMT3000 - nový rad dotykových panelov

Brány ADFWeb - pre všetky sériové a ethernetové protokoly

ControlSystem

VIPA SPEED-Bus – paralelná zbernica pre náročné aplikácie

VIPA SPEED-Bus – paralelná zbernica  pre náročné aplikácie

Tak ako sa značka SPEED7 stala pre užívateľov procesorov firmy  VIPA GmbH synonymom výkonu a rýchlosti, podobne je paralelná zbernica  SPEED-Bus  spájaná s aplikáciami, ktoré musia splniť mimoriadne požiadavky na rýchlosť spracovania procesných signálov. Riadiace systémy vybavené touto zbernicou sa k nám dostávajú  prevažne  už zabudované vo  výrobných zariadeniach od  dodávateľov  technológií . V tomto článku približujeme našim aplikátorom procesory a moduly určené pre zbernicu SPEED-Bus,  ako aj možnosti, ktoré použitie tejto zbernice ponúka.

Čo je SPEED-Bus

 

Vývoj zbernice prebiehal vo firme VIPA GmbH spoločne s vývojom radu  300S t.j.  s procesormi  vybavenými technológiou SPEED7.  Hlavným dôvodom vzniku zbernice SPEED-Bus bolo využiť vysoký výkon procesorov na  aplikácie vyžadujúce veľmi rýchle spracovanie signálov z technológie. Keďže všetky procesory radu VIPA 300S sú HW kompatibilné s radou S7-300 f.Siemens, používajú pre komunikáciu s modulmi  umiestnenými v racku sériovú komunikačnú zbernicu označovanú ako P-bus.  Táto zbernica s priemernou komunikačnou rýchlosťou 1,5Mbit/s  limituje použitie riadiaceho systému pre časovo kritické aplikácie. V praxi to znamená, že aj pri použití  procesorov s  vysokou rýchlosťou  spracovania programu, sa adekvátne nezlepší reakcia riadiaceho systému na zmenu procesných signálov . 

 

Na obrázku č.1 je možné porovnať reakčné časy rôznych typov CPU na zmenu digitálneho vstupného signálu. V prípade použitia štandartnej sériovej zbernice  sú namerané časové hodnoty pre rôzne typy CPU približne rovnaké a to v rozsahu 300 až 700µs. Pri použití paralelnej zbernice SPEED-Bus sa tieto hodnoty znížia až na hodnotu 40 až 80µs.

Obr.1  Reakčné časy rôznych typov procesorov meraný od zmenu digitálneho vstupu po zapnutie digitálneho výstupu cez prerušenie OB40.

Na rozdiel od zbernice P-Bus , ktorá je sériová, je  SPEED-Bus  paralelná 16-bitová zbernica s komunikačnou rýchlosťou až  58Mbit/s.  Elektronika zbernice je zabudovaná v  120mm DIN lište tak, že  moduly  sú umiestnené z čelného pohľadu na ľavej strane CPU.  Táto koncepcia umožňuje, aby mohol byť riadiaci systém vybavený  modulmi kompatibilnými  s S7-300 f. Siemens  a zároveň modulmi určenými pre zbernicu SPEED-Bus  (obr.2).

Obr.2  Zbernica SPEED-Bus s modulmi pre paralelenú aj sériovú zbernicu.

Počet modulov na paralelnej zbernici je daný počtom slotov  použitého racku SPEED-Bus (2,6, alebo 10 modulov). Pri konfigurácii väčšieho počtu modulov, tak na strane sériovej zbernice  ako aj paralelenej zbernice, môže  prúdový odber pre napájanie internej elektroniky prekročiť max. hodnotu 4,5A, ktorú dokáže dodať CPU. V takomto prípade je potrebné do určeného slotu zbernice SPEED-Bus inštalovať  pomocný zdroj PS307S_Co. Tento zdroj je ovládaný  z CPU a zvýši prípustnú záťaž pre napájanie modulov až na 10A. 

Procesory pre SPEED-Bus

Aj keď celý rad  VIPA 300S má aktuálne k dispozícii 10 typov CPU, pre zbernicu SPEED-Bus sú určené len tri procesory:

CPU314ST/DPM   - pamäť 512kB … 2MB , integrované 8DI, 8DIO, 4AI, 2AO, 1Pt100

CPU 317SE/DPM  - pamäť 2MB ... 8MB

CPU317SN/NET    - pamäť 2MB ... 8MB, integrovaný CP343

Okrem možnosti pripojenia k zbernici SPEED-Bus, majú tieto procesory všetky vlastnosti, ktoré charakterizujú  rad VIPA 300S:

  • 2x RS485 (MPI, Profibus/PtP)
  • 1x RJ45 Ethernet PG/OP
  • dodatočne rozšíriteľná pamäť work/load
  • rýchlosť pracovania inštrukcií typu bit,word/float  cca.  10/58 nanosekúnd
  • programovanie a konfigurácia pomocou vývojového SW STEP7 f. Siemens alebo WinPLC7 f. VIPA
  • diagnostická WEB stránka a.i.

Digitálne vstupné a výstupné moduly pre SPEED-Bus

 

SM321S Fast Digital Input  16DIxDC24V

SM322S Fast Digital Output 16DOxDC24V

SM323S Fast Digital In/Out  DIO16xDC24V 0,5A

Uvedené moduly sú na rozdiel  od štandartných modulov vybavené niektorými špecifickými možnosťami. Jednou z nich je konfigurácia digitálneho vstupného modulu v tzv. režime ALARM/ETS, v ktorom je možné využívať nasledovné funkcie modulu:

  • generovanie diagnostického alarmu
  • generovanie procesného alarmu pri nábehovej alebo odbehovej hrane signálu
  • aktivovanie časovej značky pri zmene signálu
  • nastavenie oneskorovacieho filtra signalu v rozsahu 1µs až 160ms na každý kanál zvlášť

Základom pre funkciu časovej značky  je integrovaný časovač, ktorý nabieha automaticky pri zapnutí modulu. Tento časovač  s presnosťou  ±1µs pridelí pri výskyte nakonfigurovanej hrany vstupného signálu časovú značku. Týmto spôsobom je možné v užívateľskom programe veľmi presne vyhodnotiť  okamih výskytu signálov alebo ich vzájomné oneskorenie.

Analógové vstupné moduly pre SPEED-Bus

Pre spracovanie analógových signálov sú určené dva  typy  8 kanálových modulov. Obidva moduly majú rovnaké technické parametre  a líšia sa iba v type analógového signálu.

SM 331S Analog Input FAST AI 8x16Bit, ±20mA

SM 331S Analog Input FAST AI 8x16Bit, ±10V

Tieto moduly sú charakteristické veľmi rýchlym A/D prevodníkom,

ktorý dokáže previesť  všetky analógové signály (8 aktivovaných kanálov)

 na digitálne údaje v takte 25 µs a  to pri plnom 16 bitovom rozlíšení.

  Okrem toho je v moduloch integrovaný buffer pre uchovávanie

 65536 nameraných hodnôt.  Tieto výkonné HW prostriedky sú

 predpokladom, aby mohol  FW modulov ponúknuť

 programátorovi až 3 režimy činnosti.

Štandartný mód

V štandartnom móde sú analógové hodnoty prevádzané na digitálne údaje v nastaviteľnom cykle ≥25µs  a zbernicou SPEED-Bus sú prenášané do CPU.  Pri každom ukončení A/D prevodu celej karty, môže byť generované prerušenie, ktoré oznámi CPU pripravenosť nových  údajov na karte.

Osciloskopický mód

V osciloskopickom móde sú digitalizované vstupné hodnoty uchovávané v internej pamäti modulu o celkovej kapacite 65536 slov. Zápis údajov do buffera je jednorázový a môže byť štartovaný ručne ( z aplikačného programu) alebo automaticky pri prekročení ( alebo poklese) úrovne niektorého signálu  voči nastavenej hodnote.  Konfigurácia umožňuje tiež nastavenie kapacity buffera pre funkciu

 pre-trigger, ktorá realizuje zápis posledného priebehu signálu pred dosiahnutím podmienky pre samotný  štart záznamu. Zápis je automaticky ukončený pri zaplnení kapacity pamäte vyhradenej danému kanálu.

Údaje z internej pamäte modulu sa prenášajú do CPU pomocou systémovej  funkcie, ktorá je súčasťou FW procesorov určených pre SPEED-Bus.

FIFO mód

Pri aktivácii tohto módu sú analógové údaje priebežne zapisované do internej pamäte modulu. Užívateľský program prostredníctvom systémovej funkcie prenáša tieto údaje do CPU na ďalšie spracovanie a tým uvoľní pamäť v module. Pri zaplnení kapacity pamäte určenej pre daný kanál, sú najstaršie zapísané údaje vymazané (režim FIFO).

Komunikačné procesory pre SPEED-Bus

CP 342S CAN - CANopen master

Je určený pre pripojenie zariadení  s komunikačným protokolom CANopen.  Konfigurácia siete sa relaizuje pomocou  programu WinCoCT  f. VIPA. Vygenerovaný programový blok je potom potrebné exportovať  a  nahrať do CPU.

CP 342S DP - Profibus-DP master

Modul Profibus-DP master umožňuje vytvorenie ďalšej siete Profibus

 v rámci projektovanej aplikácie. Kompletná konfigurácia modulu

 a celej siete sa relaizuje vo vývojovom prostredí  STEP7 f. Siemens

 alebo WinPLC7 f.VIPA.

CP 342S IBS - Interbus master

Ďalším rozšíreným priemyselným protokolom, ktorý je možné

integrovať do riadiaceho systému je Interbus. Pre programovú

obsluhu modulu je potrebné použiť  SW bloky z knižnice VIPA library.

CP 343S TCP/IP - Ethernet-CP 343

Výkonný ethernetový komunikačný procesor umožňujúci vytvoriť až 64 projektovaných spojení a 32 spojení  typu PG/OP. Podporuje protokoly S7,  RFC1006, H1, TCP/IP a UDP. Pre servis riadiaceho systému je možné využívať  NCM diagnostiku a vyhľadávanie v sieti pomocou Siemens Simatic manager search.  Konfigurácia spojení sa realizuje v NetPro f.Siemens.

Na záver

Návrh priemyselného riadiaceho systému  pre časovo alebo komunikačne náročné aplikácie  vyžaduje, aby projektant zvolil také HW prostriedky, ktoré s dostatočnou rezevou zaručujú splnenie požiadaviek kladených na systém. V snahe o zníženie nákladov na riadiaci systém sa v praxi  často stretávame s riešeniami, pri ktorých sú jednotlivé komponenty systému zvolené nevhodne a napriek niektorým veľmi výkonným modulom parametre systému ako celku nie sú vyhovujúce.  Na druhej strane nezriedka býva navrhnutý drahý systém, ktorý je predimenzovaný a jeho vlastnosti nie sú  a ani v budúcnosti nebudú využité.

Snahou HW vývoja vo firme VIPA GmbH je pokryť čo možno s najmenším počtom komponentov  čo možno najrširší rozsah priemyselných aplikácií. Výsledkom tejto snahy je napr. rozšíriteľná pracovná pamäť procesorov  alebo prepínateľné rozhranie RS485, ktoré je možné využiť ako Profibus Master/Slave alebo ako komunikačný port pre sériové protokoly.  Paralelná zbernica SPEED-Bus je ďalším  prvkom, ktorý za relatívne prijateľnú cenu rozširuje aplikačné možnosti radu VIPA 300S. Využitím modulov tejto zbernice v spolupráci s procesormi SPEED7, dosahuje riadiaci systém VIPA 300S parametre, ktoré sú postačujúce  pre väčšinu časovo a komunikačne náročných  priemyselných aplikácií.

 

ControlSystem s.r.o.

Napíšte nám