Programovateľný logický kontrolér (PLC) a prevodník Unipi Axon M205 má k dispozícii dostatočný počet digitálnych, reléových a analógových vstupov a výstupov, takže sa dá použiť aj v rozsiahlejších projektoch. K dispozícii sú aj tri sériové komunikačné rozhrania 2 x R485 a 1 x RS232 a rozhranie 1-Wire určené na pripojenie digitálnych senzorov teploty a vlhkosti.
Zapojenie a príklad jednoduchej aplikácie pre UniPi Axon M205, ktorý budeme preberať v ďalšom dieli je vo videu
Konštrukcia z hliníkového plechu umožňuje montáž na DIN lištu. Napája sa z externého zdroja s napätím 24 V. Má integrovaný priemyselný počítač so štvorjadrovým procesorom Allwinner H5 s ARM architektúrou taktovaným na 1,2 GHz, 1 GB RAM a internú 8GB eMMC pamäť. Integrovaný modul priemyselného počítača má WiFi, gigabitový ethernet port a 2 x USB 2.0 port. Základnú softvérovú výbavu tvorí predinštalovaný systém Mervis, ktorý je možné manuálne preinštalovať.
Vstupy, výstupy a komunikačné rozhrania
Riadiaca jednotka má:
20 x digitálne vstupy (DI) umožňujú čítanie logických stavov reprezentovaných úrovňami jednosmerného napätia. Sú určené na monitorovanie dvojstavových senzorov, napríklad pohybové senzory, senzory indikujúce prázdnu nádrž na kvapalinu a podobne. Softvér indikuje logickú 1, ak je napätie na vstupe v rozmedzí 5-35V. Logická 0 je potom indikovaná v prípade poklesu napätia na vstupe pod 3.5V.
4 x digitálne výstupy (DO) určené na ovládanie rôznych dvojstavových zariadení ako je osvetlenie, dverové zámky, pohony žalúzií apod. Výstupy takisto disponujú funkciou pulzne šírkovej modulácie (PWM), takže takýmto spôsobom je možné realizovať analógové riadenie. Digitálne výstupy sú typu NPN (otvorený kolektor) a sú schopné ovládať zariadenie do 50V. Prúdové zaťaženie výstupu je max. 750mA.
14 x Reléové výstupy (RO) na spínanie zariadení s vyšším prúdovým odberom napríklad na spínanie žiaroviek, čerpadiel a podobne, prípadne na spínanie stýkačov ku ktorým sú pripojené zariadenia s veľkým odberom, napríklad bojler.
1 x analógový vstup (AI) disponuje tromi módmi merania: meranie jednosmerného napätia v rozsahu 0-10V, meranie jednosmerného prúdu v rozsahu 0-20mA a meranie odporu do 2kOhm. Meranie odporu je vhodné napríklad. pre odporové teplotné čidlá, napríklad Pt1000, Ni1000 a podobne.
1 x analógový výstup (AO) na jednotkách UNIP disponuje dvomi módmi. Na výstupe môže byť buď jednosmerné napätie v rozsahu 0-10V alebo jednosmerný prúd v rozsahu 0-20mA. Tento analógový výstup je určený na ovládanie zariadení s analógovým vstupom ako sú plynule nastaviteľné ventily, stmievače osvetlenia a pod.
Jednotka je vybavená dvojicou sériových liniek RS485. Tento typ linky najčastejšie využíva protokol Modbus RTU a použiť sa dá o v kombinácii so širokou škálou zariadení ako sú napr. Rozširujúce moduly Neurón xS, elektromery, dotykové HMI displeje, PLC iných výrobcov a podobne. Na zbernici možno prevádzkovať desiatky zariadení a celková dĺžka zbernice môže dosiahnuť až niekoľko stoviek metrov. Tretím komunikačným rozhraním je sériová linkou RS232 pre komunikáciu dvoch zariadení.
Súčasťou komunikačnej výbavy je aj 1-Wire zbernica – tá používa najčastejšie 2 alebo 3 vodiče a hodí sa najmä pre komunikáciu s 1-Wire senzory teploty, vlhkosti alebo úrovne osvetlenia. Na zbernicu je možné zapojiť až 15 senzorov s celkovou dĺžkou zbernice až 100 metrov.
Softvér
Hlavná podporovaná platforma používaná pre jednotky UniPi je riadiaci systém Mervis. Táto platforma je vyvíjaná podľa štandardu IEC 61131-3 pre programovanie PLC a zahŕňa rozhranie SCADA pre vzdialenú správu a monitoring, prehľadné vývojárske prostredie, editor používateľského rozhrania (HMI) a online / on-premise databázu pre ukladanie dát a spätnú analýzu histórie prevádzky danej technológie. Vďaka open source koncepcii má používateľ široký výber softvérových riešení a nie je obmedzený len na jeden druh software. Vyberať je možné medzi komerčnými, aj open-source riešeniami. Popri komerčných platforiem možno využiť aj niektorú z radu open-source platforiem, prípadne skombinovať Axon s vlastným kódom za pomoci otvoreného API EVOKE.
Praktické skúsenosti
Po zapnutí napájacieho napätia a pripojení k routru ethernetovým káblom sa PLC automaticky pokúsi získať IP adresu z vášho DHCP servera. V prípade neúspešného pokusu jednotka nastaví vlastnú náhodnú IP adresu z rozsahu 169.254.0.0/16. cez servisné rozhranie je možné prideliť zariadeniu predvolenú statickú adresu.
Servisné webové rozhranie umožňuje konfiguráciu IP adresy, SSH, správu služieb Mervis (aktivácia / deaktivácia služieb), prehranie obrazu OS a ďalšie užitočné funkcie. Pre aktiváciu základného ovládacieho rozhrania je potrebné pri vypnutom zariadení stlačiť a držať tlačidlo na vrchnej strane jednotky vedľa označenia konektorov a následne pripojiť PLC k napájaniu. Riadiaca jednotka sa spustí v servisnom móde, ktorý je indikovaný striedavým blikaním dolnej a hornej radu LED. Vtedy môžete tlačidlo uvoľniť. Všetky výstupy sú nastavené do východiskového nastavenia, všetky výstupy sú vypnuté. K servisnému rozhraniu môžete pristupovať cez webové rozhranie na porte 80 pomocou Wi-Fi aj LAN. Pre pripojenie cez LAN si Axon nastaví IP adresu 192.168.200.200 a zároveň sa pokúsi získať IP adresu z DHCP servera, ak je DHCP server k dispozícii. Webové rozhranie je tak dostupné z oboch IP adries. Pre WiFi Axon automaticky vytvorí Wi-Fi sieť (SSID: UNIPICONFIG, heslo: unipi.technolohy). sieť využíva zabezpečenie WPA2, servisné rozhranie je potom dostupné na adrese http://192.168.201.1
Programovanie v prostredí Mervis podľa štandardu IEC 61131-3
EC 61131-3 je časť medzinárodného štandardu pre programovateľné riadiace jednotky (PLC), ktorá popisuje ich softvérovú architektúru a programovacie jazyky pre jej ovládanie. Pre používateľov, ktorí poznajú programovací metódy definované týmto štandardom, bude jednoduché pracovať s akoukoľvek platformou vyvíjanou v súlade s týmto štandardom.
Systém Mervis je v súlade s týmto štandardom a podporuje dve metódy programovanie podľa štandardu.
FBD – Function Block Diagram je metóda, ktorá umožňuje jednoduché programovanie graficky pomocou predprogramovaných funkčných blokov. Jednotlivé bloky a premenné je možné prepájať. Každý funkčný blok popisuje vzťah medzi vstupnými a výstupnými premennými. Je možné buď importovať bloky z knižnice, alebo si vytvárať vlastné bloky.
Funkčné bloky sú založené na blokoch preddefinovaného kódu a ich úlohou je vykonávanie určitej špecifickej funkcie. Pomocou funkčných blokov môžete jednoducho a rýchlo nastaviť rutiny správania jednotky, nastavovať rôzne podmienky či počítadla. Vďaka intuitívnemu dizajnu sú funkčné bloky vhodné hlavne pre začiatočníkov, prípadne vo všeobecnosti pre jednoduchšie projekty. Pri zložitejších systémov však môže kvôli vysokému počtu funkčných blokov dochádzať k spomaľovaniu celého systému. Príklad jednoduchých FBD aplikácií si môžete pozrieť vo videu.
ST (Structured Text) je štandardizovaný vysokoúrovňový programovací jazyk. Podporuje základné programovacie štruktúry a funkcie typu IF – THEN – ELSE, REPEAT – UNTIL, SQRT (), SIN (),…. Pomocou tohoto jazyka sú vytvorené funkčné bloky v knižnici a pomocou ST je možné vytvárať vlastné zložitejšie programy. Táto metóda je výhodnejšia pre zložitejšie matematické funkcie, prípadne opakujúce sa podmienené úlohy. Najväčšou výhodou textového programovania je možnosť obsiahnuť veľmi zložitú funkcionalitu pomocou niekoľkých riadkov kódu, ide ale o menej užívateľsky prívetivý spôsob vhodný skôr pre pokročilejších.
Naša testovacia zostava