Automatyzacja oznacza komunikację

24

Dzięki technologii Open Core Interface, systemy sterowania firmy Bosch Rexroth wypełniają lukę pomiędzy automatyką a światem IT.

Systemy automatyki i obsługi muszą stawać się coraz bardziej elastyczne – aż do poziomu napędu. W związku z tym firma Bosch Rexroth poszerza możliwości komunikacji napędów IndraDrive z kolejnymi interfejsami czasu rzeczywistego i enkodera. Technologia „Open Core Interface for Drives” oferuje teraz jeszcze więcej możliwości integracji napędów w ramach automatyzacji infrastruktury IT.
Nowoczesne fabryki stają przed ogromnym wyzwaniem – muszą wytwarzać coraz więcej wariantów produktów i odpowiadać na szczególne zapotrzebowania klientów oraz ciągle zmieniające się wielkości produkcji, nawet w seriach po jednej sztuce. Użytkownicy maszyn, bardziej niż kiedykolwiek, są zainteresowani szybkim czasem reagowania. W erze sieci cyfrowych wiele różnych systemów musi współdziałać w środowiskach procesowych. Wszystkie koncepcje Przemysłu 4.0 zakładają decentralizację analizy danych oraz wysoki stopień łączności elementów procesu automatyzacji we wszystkich kierunkach.
Aby zapewnić łączność niezależnie od producenta, rodzina napędów IndraDrive firmy Bosch Rexroth opiera się na inteligentnych komponentach i wielu dostępnych na rynku standardach interfejsu. Dotyczy to także kompaktowego rozwiązania IndraDrive Cs ze zintegrowaną jednostką sterującą dla mocy 100 W i większych, modułowego napędu IndraDrive M z zasilaczem lub falownikiem – także w przypadku urządzeń dwuosiowych, wbudowanych w silniku i zdecentralizowanych falowników IndraDrive Mi zapewniających stopień ochrony IP65, a także napędów IndraDrive ML o mocy aż do 4 MW. Dzięki szerokiemu spektrum interfejsów napędów elektrycznych oraz hydraulicznych, zapewniającemu możliwie największą elastyczność w doborze rozwiązań technicznych, integracja napędów w skomplikowanych środowiskach jest zdecydowanie łatwiejsza. Każdy użytkownik może skorzystać z innowacyjnych zastosowań w dziedzinie automatyki.

Systemy sterowania wyższego poziomu
Napędy zwykle otrzymują polecenia ze sterownika PLC wyższego poziomu. W związku z tym, rodzina napędów IndraDrive umożliwia korzystanie ze wszystkich powszechnie stosowanych systemów magistrali fieldbus działających w czasie rzeczywistym, takich jak Sercos,
Multi-Ethernet, Modbus TCP oraz CANopen. Do tego dochodzą wersje interfejsu Multi-Ethernet: EtherCAT CoE i Ethernet POWERLINK. Ponadto, firma Bosch Rexroth dostarcza tak zwane moduły funkcyjne oprogramowania, dzięki którym łączność ze sterownikami innych dostawców staje się dziecinnie prosta. Przykładowe funkcje obejmują multipleksowanie danych kontrolera, a także procesy, takie jak rozruch, pozycjonowanie, typowanie, bazowanie oraz odczyt i zapis parametrów.

Maksymalna elastyczność dzięki technologii „Open Core Interface for Drives”
Kolejną specjalną cechą opisywanych rozwiązań jest otwarty interfejs dla napędów, czyli Open Core Interface for Drives (OCI), oferowany przez firmę Bosch Rexroth w ramach rozwiązania Open Core Engineering. OCI obsługuje szeroką gamę języków programowania, środowisk programistycznych oraz systemów operacyjnych. Warto podkreślić, że inżynierowie zajmujący się projektowaniem maszyn i linii produkcyjnych mogą programować poszczególne rozwiązania w zakresie automatyki korzystając ze znanego im oprogramowania i uzyskiwać bezpośredni dostęp do oprogramowania wbudowanego do napędów. Nie jest konieczne tworzenie pojedynczego wiersza kodu PLC. To znacznie upraszcza proces i oszczędza czas.

Typowymi programami aplikacyjnymi są aplikacje Microsoft Office: Word, Excel, Access
i PowerPoint oraz środowiska programistyczne, takie jak Visual Studio, RAD Studio, LabVIEW oraz MATLAB. Interfejs współpracuje również z systemami opartymi na jądrze Linux, które są często wykorzystywane w produkcji seryjnej. Użytkownicy mogą korzystać z rozwiązania na zasadzie royalty-free. Eclipse jest środowiskiem programistycznym często wykorzystywanym przez ekspertów w dziedzinie systemu Linux, a wykorzystywanym językiem jest C/C++ lub Java. Od niedawna rozwiązanie OCI obsługuje również język programowania Python. Python jest łatwym do opanowania językiem o wyjątkowej przejrzystości i strukturze, dołączanym do większości wersji systemu Linux. Jest on często wykorzystywany do przetwarzania obrazów oraz przetwarzania dużych zbiorów danych. Umożliwia ocenę oraz kontrolę sekwencji ruchów opartych o dane z kamery. Aplikacje wykorzystujące język programowania wyższego poziomu, które zwykle pracują na serwerze, komputerze, a nawet na smartfonie lub tablecie, same nie są zapisane w napędzie, lecz pozostają na pierwotnej platformie. Konieczne jest zatem zapewnienie komunikacji z napędem: jest to możliwe dzięki zastosowaniu protokołu Sercos S/IP.
Technologia OCI może być także wykorzystywana do odczytywania informacji specyficznych dla napędu, takich jak dane monitorowania stanu, za pośrednictwem interfejsów działających w czasie rzeczywistym. Są to przeważnie znaczne ilości danych, zwykle analizowanych w systemach przetwarzania dużych zbiorów danych (PPS, MES itp.). Aby móc wykorzystać oprogramowanie innych dostawców, korzystając z rozwiązania OCI, użytkownik musi wykonać tylko jedną rzecz: zainstalować w systemie docelowym pakiet software development kit (SDK) „Open Core Interface for Drives”, dostępny na portalu Engineering Network firmy Bosch Rexroth (www.boschrexroth.com/network). Pakiet SDK wspomaga programistę bibliotekami różnych języków wyższego poziomu. Portal zapewnia wszechstronne informacje oraz wsparcie w zakresie automatyzacji z wykorzystaniem sterowników i napędów. To miejsce, w którym programiści z całego świata omawiają kwestie implementacji specjalistycznych funkcji.

Dostosowana wizualizacja
Firma Bosch Rexroth oferuje standardowe interfejsy człowiek-maszyna (HMI) oparte na rozwiązaniu WinStudio (Bosch Rexroth) i dostarcza przykłady programowania napisane w języku C# z użyciem oprogramowania Visual Studio (Microsoft). Warto dodać, że w przypadku interfejsów HMI kreatywność użytkownika nie jest w żaden sposób ograniczona. Interfejs OCI może być również wykorzystywany do pracy z samodzielnie zaprogramowanym interfejsem. Popularne narzędzia obsługiwane przez pakiet SDK to m.in. Android Studio oraz Visual Studio wraz z programem Xamarin, o ile interfejs HMI jest stworzony na urządzeniu mobilnym lub za pomocą platformy Eclipse (Java). Możliwe jest również połączenie poprzez OPC. Współpraca z innymi producentami umożliwia wykorzystanie wielu gotowych interfejsów HMI oferowanych przez innych dostawców, na przykład w oparciu o protokół Modbus TCP lub sterownik CoDeSys Ethernet.

Integracja różnych koncepcji enkodera
Napędy IndraDrive stanowią najnowocześniejsze rozwiązanie technologiczne w zakresie sterowań silników oraz enkoderów. Jednostki sterujące tej rodziny napędów umożliwiają kontrolę silników 3-fazowych: silników synchronicznych, silników asynchronicznych, a także silników reluktancyjnych, silników obrotowych i liniowych. Aby zapewnić uniwersalne i elastyczne możliwości wykorzystywania, skonfigurowano komunikację z prawie wszystkimi dostępnymi typami enkoderów, tj. analogowymi, cyfrowymi oraz łączonymi. Nowością jest integracja cyfrowego interfejsu ACURO®link oraz interfejsu BiSS. Otwartość protokołu Acuro-Link oraz łatwość integracji to kluczowe zalety tego rozwiązania wp
isujące się w koncepcję technologii jednoprzewodowej, dzięki którym zmniejsza się ilość przewodów, zapotrzebowanie na przestrzeń oraz masa wyposażenia w maszynie. Standard BiSS (dwukierunkowy/szeregowy/synchroniczny) to rozwiązanie typu „open source”, zaprojektowane pod kątem zwiększenia dynamiki. Znajduje on zastosowanie w sektorze wysokich technologii, takich jak symulacja lotu, w przemyśle półprzewodników, w systemach montażu precyzyjnego
w branży mikroelektronicznej, a także w inżynierii medycznej.

Napędy jako sterowniki
Napędy IndraDrive komunikują się również między sobą – umożliwia to system logiki ruchu IndraMotion MLD. Na przykład, można połączyć kilka napędów poprzez sieć Sercos,
aby niewielkim nakładem utworzyć małą linię produkcyjną lub podsystem. Jeden napęd określa prędkość dla drugiego napędu, działając jako sterownik. Inne urządzenia mogą zostać umieszczone na niższym poziomie za pomocą systemu Sercos oraz EtherNet/IP: urządzenia I/O, urządzenia peryferyjne, takie jak skanery kodu kreskowego, kamery, czujniki poziomu, wskaźniki temperatury itp.

Podsumowanie
Firma Bosch Rexroth urzeczywistnia wizję Przemysłu 4.0 w kontekście rozszerzonej łączności, oznaczającej wymianę informacji pomiędzy różnymi systemami. Inteligentne rozwiązania
w zakresie napędów i sterowania opracowywane są z myślą o połączeniu z innymi produktami. Każdy element działa niezależnie i wydajnie. Ponadto, dzięki technologii Open Core Interface, systemy sterowania firmy Bosch Rexroth wypełniają lukę pomiędzy automatyką a światem IT.
To oprogramowanie, które jest zintegrowane z systemami sterowania i napędami, umożliwia dostęp do serca systemu z najbardziej zróżnicowanych platform dzięki funkcjom zaprogramowanym z wykorzystaniem języka wyższego poziomu. Otwiera to nowe możliwości dla rozwiązań sieciowych typu „all-in-one”.

Źródło: BOSCH Rexroth