Modbus RTU vs Modbus TCP: scegliere tra I/O RS-485 ed Ethernet
Differenze tra I/O RS-485 ed Ethernet in cablaggio, tempo di scansione e indirizzamento, come combinarli con i gateway e quali serie ICP DAS scegliere.
Automazione di fabbrica e di macchine
Soft PLC Win-GRAF: programmazione IEC 61131-3 su un PAC ICP DAS
Cosa sono i PAC Win-GRAF, quali linguaggi IEC 61131-3 e opzioni I/O offrono e quando un PAC è più adatto di un PLC tradizionale.
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Un soft PLC esegue programmi di controllo IEC 61131-3 su un computer industriale invece che su hardware PLC dedicato. ICP DAS lo offre con i PAC Win-GRAF: controllori programmabili per l'automazione con il runtime Win-GRAF integrato. Questo articolo spiega cos'è un soft PLC Win-GRAF, quali linguaggi e funzioni di ingegneria offre, come si aggiunge l'I/O e quando un PAC è una scelta migliore di un PLC tradizionale.
Cos'è un soft PLC Win-GRAF
Ogni PAC Win-GRAF combina una CPU, un sistema operativo e un runtime Win-GRAF SoftLogic integrato. Il programma di controllo viene scritto su un PC nel Win-GRAF Workbench, scaricato sul PAC ed eseguito al suo interno a cicli, come su un PLC. Il sistema operativo dipende dalla famiglia: Windows CE 7.0 su WP-5238-CE7, WP-8x28-CE7 e WP-9x28-CE7, Windows CE 6.0 su XP-8x38-CE6, Windows 10 IoT Enterprise su XP-9xx8-IoT e Linux con il core real-time Xenomai su RPAC-2658M.
Poiché il PAC dispone di un sistema operativo completo, altri software possono girare accanto al programma di controllo. I modelli Windows CE supportano applicazioni scritte in VB.NET o C# con Visual Studio 2008, che scambiano dati con l'applicazione Win-GRAF, ad esempio per un HMI o per la gestione dei dati. Per le macchine costruite attorno a un PC, il Win-GRAF PC Runtime trasforma un PC Windows standard o industriale in un soft PLC. Viene fornito con una chiave hardware USB e il Workbench non è incluso in quel pacchetto.
Linguaggi e funzioni di ingegneria
Il Win-GRAF Workbench supporta tutti e cinque i linguaggi definiti dalla IEC 61131-3:
- Ladder diagram (LD) per la logica discreta, facilmente seguibile dagli elettricisti
- Function block diagram (FBD) per il flusso dei segnali e gli anelli di controllo
- Structured text (ST) per calcoli, cicli e gestione dei dati
- Sequential function chart (SFC) per sequenze di passi
- Instruction list (IL), principalmente per codice esistente, poiché la terza edizione della norma lo indica come obsoleto
In un progetto è possibile usare più linguaggi, un programma può essere convertito in un altro linguaggio e due versioni di un progetto possono essere confrontate. I task girano con impostazioni di priorità e il codice riutilizzabile può essere raccolto in librerie utente.
Il runtime del PAC aggiunge funzioni importanti in fase di messa in servizio e di esercizio: modifica online, variabili ritentive, controllo a orario, data binding, accesso ai file e data logging, e protezione dell'applicazione. Sul fronte della comunicazione, i PAC elencano server OPC UA, master e slave Modbus TCP, master e slave Modbus RTU, DCON e protocolli definiti dall'utente per dispositivi seriali.
Espansione I/O: slot locali e moduli remoti
La maggior parte dei PAC Win-GRAF dispone di slot per i moduli I/O PAC di ICP DAS, così il controllore e il suo I/O locale formano un'unica unità su guida DIN. WP-8x28-CE7 e XP-8x38-CE6 accettano moduli paralleli I-8K e seriali I-87K, WP-9x28-CE7 e XP-9xx8-IoT accettano moduli I-9K e I-97K, e il compatto WP-5238-CE7 usa una scheda di espansione XV-board. La tabella seguente riporta il numero di slot.
L'I/O remoto si collega tramite le porte seriali ed Ethernet. Come master Modbus RTU il PAC può interrogare moduli M-7000 o tM su RS-485, come master Modbus TCP può leggere moduli ET-7000, ET-7200 o ET-2200, e il supporto DCON copre la serie I-7000. Una macchina può quindi usare l'I/O locale per i segnali nel quadro principale e l'I/O distribuito vicino a sensori e attuatori.
Per il movimento, ICP DAS offre anche controllori EtherCAT basati su Win-GRAF con blocchi funzione PLCopen. L'EMP-2848M controlla fino a 128 slave EtherCAT e 16 assi con tempi di ciclo fino a 500 µs, e la serie EMP-9xx8 gestisce fino a 32 assi con un ciclo di 0,5 ms.
Quale PAC Win-GRAF scegliere
| Famiglia | Sistema operativo | CPU | I/O locale | Note |
|---|---|---|---|---|
| WP-5238-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | XV-board | Compatto, 4 porte seriali, alimentazione da 12 a 48 VDC |
| WP-8x28-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | 1, 4 o 8 slot, I-8K/I-87K | Uscita VGA, ingressi di alimentazione ridondanti |
| WP-9x28-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | 2, 4 o 8 slot, I-9K/I-97K formato alto | Case in metallo, uscita VGA |
| XP-8x38-CE6 | Windows CE 6.0 | x86 dual-core, 1 GHz | 0, 1, 3 o 7 slot, I-8K/I-87K formato alto | Ridondanza dual-PAC |
| XP-9xx8-IoT | Windows 10 IoT Enterprise, 64 bit | Intel Atom E3845 | 1, 3 o 7 slot, I-9K/I-97K | VGA e HDMI, ridondanza dual-PAC |
| RPAC-2658M | Linux con Xenomai | Cortex-A9 quad-core, 1 GHz | I/O remoto via Modbus o DCON | 3 porte Gigabit Ethernet, ridondanza dual-PAC |
| ViewPAC VP-1238/4238/6238-CE7 | Windows CE 7.0 | Cortex-A8, 1 GHz | 3 slot, I-8K/I-87K formato alto | Display da 5,7, 10,4 o 15 pollici, pannello frontale IP65 |
Quando un PAC ha più senso di un PLC tradizionale
Un PAC Win-GRAF si programma come un PLC, quindi la scelta riguarda meno la logica di controllo e più ciò che il controllore deve fare oltre a essa. Un PAC è una buona soluzione quando:
- Controllo e gestione dei dati devono stare nello stesso dispositivo, ad esempio registrazione su file, un database SQL locale sui modelli Windows CE, oppure OPC UA verso un MES.
- La macchina dialoga con molti dispositivi su porte e protocolli diversi, inclusi strumenti seriali con protocollo proprietario.
- È necessaria un'interfaccia operatore sul controllore stesso, tramite l'uscita VGA con eLogger HMI oppure su un ViewPAC con display integrato.
- Software personalizzato in C# o VB.NET deve condividere dati con il programma di controllo.
- È richiesta la ridondanza del controllore, usando la ridondanza dual-PAC di XP-8x38-CE6, XP-9xx8-IoT o RPAC-2658M.
Un PLC tradizionale è spesso la scelta più semplice quando lo standard di impianto prescrive una piattaforma PLC con i suoi strumenti di ingegneria, oppure quando il personale di manutenzione è formato solo su quella piattaforma. Le funzioni di sicurezza richiedono un controllore o un relè certificato per tale scopo, indipendentemente dalla piattaforma che gestisce il resto della macchina.
Gli utenti di PAC ISaGRAF più datati devono sapere che ICP DAS indica che ISaGRAF non può girare su PC con Windows 7 e 8 a 64 bit e propone Win-GRAF come alternativa.
Invia al supporto commerciale tecnico una breve descrizione della macchina, il numero di punti I/O e i protocolli coinvolti: suggeriremo un PAC Win-GRAF e moduli I/O adatti.
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