בעולם המכונות המודרני כבר לא תמיד קיימת הפרדה ברורה בין PLC, בקר תנועה (Motion Controller) ומערכת הבקרה על מנועי Servo. ככל שהמכונות הופכות למהירות, מדויקות ומורכבות יותר, עולה הצורך בבקר מרכזי אחד המסוגל לטפל גם בלוגיקת המכונה וגם בבקרת התנועה.
חברת Trio Motion Technology, המתמחה בבקרת Motion מאז 1987, מציגה את הדור החדש שלה: Motion-PLC.
המשפחה החדשה כוללת את MCS 30, MCS 40 ו-MCS 50, והיא נועדה לשלב את יכולות ה-Motion המתקדמות של Trio עם צורת עבודה פשוטה ומוכרת יותר מעולם ה-PLC.
מהו Motion-PLC?
Motion-PLC הוא בקר מכונה המשלב שתי יכולות מרכזיות:
- Machine Logic: ניהול רצף העבודה, כניסות ויציאות, חיישנים, מפעילים, תקשורת ותהליכי המכונה.
- Motion Control: שליטה מדויקת ומתוזמנת בצירי Servo ובמערכות תנועה.
במקום להשתמש ב-PLC אחד לניהול המכונה וב-Motion Controller נוסף לצירי התנועה, ניתן במקרים רבים לרכז את שתי המשימות בבקר אחד.
התוצאה היא מערכת פשוטה יותר לתכנון, פחות רכיבים בלוח החשמל, תקשורת ישירה יותר בין הלוגיקה לבין צירי התנועה ויכולת לבצע פעולות Motion מורכבות כחלק אינטגרלי מתוכנת המכונה.
למידע נוסף על התחום ניתן לקרוא גם על בקרי תנועה ומיצוב במערכות תעשייתיות.
EtherCAT: הבסיס לבקרת התנועה
אחד המרכיבים המרכזיים בסדרת Motion-PLC הוא השימוש ב-EtherCAT.
EtherCAT מאפשר תקשורת מהירה ודטרמיניסטית בין הבקר לבין Servo Drives, מערכות I/O ורכיבי אוטומציה נוספים.
במקום להעביר פקודות אנלוגיות, Pulse/Direction ואותות Feedback בכבלים נפרדים, ניתן להעביר את נתוני התנועה והבקרה דרך רשת דיגיטלית מהירה.
היתרונות כוללים סנכרון מדויק בין צירים, הפחתת כבילה, גישה לפרמטרים ולנתוני ה-Drive, דיאגנוסטיקה טובה יותר ואפשרות להרחיב את המערכת בצורה מודולרית.
משפחת Trio Motion-PLC: MCS 30, MCS 40 ו-MCS 50
שלושת בקרי ה-MCS מיועדים לרמות שונות של מורכבות מכונה ויישומי Motion, החל ממערכות בסיסיות ועד למכונות הדורשות פונקציות תנועה ובקרה מתקדמות יותר.
MCS 30: למכונות פשוטות ויישומי Motion בסיסיים
MCS 30 מיועד למכונות שבהן נדרשת כמות נמוכה יחסית של צירים ויישומי תנועה פשוטים.
דוגמה אופיינית היא מערכת Point-to-Point, שבה מספר צירים נעים בין מיקומים מוגדרים כחלק מרצף העבודה של המכונה.
ה-MCS 30 מתאים במיוחד ליצרני מכונות שרוצים לעבור מ-PLC קונבנציונלי למערכת שבה יכולות Motion הן חלק מובנה מהבקר.
הבקר ניתן לתכנות בשפות IEC 61131-3, דבר שמאפשר למהנדסי PLC לעבוד בסביבת פיתוח מוכרת תוך קבלת גישה ליכולות Motion מתקדמות.
MCS 40: בקר משולב למכונות עצמאיות
MCS 40 מיועד למכונות עצמאיות ול-Sub-Machines שבהן נדרשת בקרת Motion יחד עם I/O מקומי.
יישום אופייני הוא מערכת Gantry, שבה מספר צירים צריכים לפעול בצורה מתואמת כחלק ממכונה אחת.
הבקר משלב צירי EtherCAT עם כניסות ויציאות דיגיטליות ואנלוגיות ומאפשר לבנות מערכת בקרה קומפקטית ללא צורך במספר גדול של רכיבי בקרה נפרדים.
MCS 50: למכונות מורכבות יותר
MCS 50 מרחיב את היכולות עבור מכונות עצמאיות גדולות ומורכבות יותר.
מעבר לצירי EtherCAT ולניהול לוגיקת המכונה, הוא מיועד ליישומים הדורשים פונקציות כגון:
- High-Speed Counter
- Registration Inputs
- PTO – Pulse Train Output
- Position Controlled Outputs
יכולות אלו חשובות במיוחד במכונות שבהן יש צורך לסנכרן פעולה חיצונית עם מיקום או מהירות של ציר.
דוגמה היא מערכת Glue Laying, שבה יש להפעיל את יציאת הדבק בדיוק בנקודות מוגדרות בהתאם למיקום המוצר או ציר המכונה.
עד 8 צירי Motion באמצעות EtherCAT
משפחת MCS החדשה מיועדת ליישומי מכונה של עד 8 צירי Motion באמצעות EtherCAT.
זו נקודה חשובה בהשוואה לבקרים הגדולים יותר של Trio.
כאשר מדובר במכונה קטנה או בינונית שבה נדרשים מספר צירים מוגבל, MCS יכול לספק פתרון שמשלב PLC ו-Motion בבקר אחד.
כאשר נדרשת מערכת עם עשרות צירים, Trio מציעה את משפחות ה-Motion Coordinator המתקדמות יותר שלה.
Flex-6X Nano: כאשר נדרשים ביצועים ומספר רב של צירים
אחד הבקרים המרכזיים בדור הנוכחי של Trio הוא Flex-6X Nano, שנקרא בעבר Flex-X Nano.
למרות שינוי השם, מדובר באותו מוצר מבחינת מידות, חיבורים, ביצועים ומספרי החלקים.
Flex-6X Nano הוא Motion Coordinator קומפקטי וחזק במיוחד, המסוגל לשלוט על 2 עד 64 צירי EtherCAT.
הוא מבוסס על מעבד 64-bit Dual-Core ARM Cortex-A55 במהירות 1.2GHz ומאפשר EtherCAT Cycle Time של עד 125µs.
המערכת ניתנת להרחבה באמצעות משפחת Flexslice, הכוללת מודולי I/O ומודולים נוספים המתחברים ישירות למערכת EtherCAT.
לכן ניתן לתאר את ההבדל בין שתי המשפחות בצורה פשוטה:
MCS 30/40/50: מתאים במיוחד למכונות שבהן רוצים לשלב PLC ו-Motion בבקר אחד.
Flex-6X Nano: מתאים במיוחד למכונות הדורשות ביצועי Motion גבוהים, מספר גדול יותר של צירים וגמישות רבה בהרחבת המערכת.
תקשורת עם מערכות בקרה ואוטומציה נוספות
במכונה מודרנית בקר התנועה אינו פועל לבדו.
הבקר צריך לתקשר עם HMI, מערכות בקרה ראשיות, PLC חיצוני, מערכות Vision ולעיתים גם מערכות SCADA או MES.
משפחת Motion-PLC כוללת אפשרויות Ethernet ו-Fieldbus המאפשרות אינטגרציה עם מערכות חיצוניות, כולל פרוטוקולים כגון:
- Modbus TCP
- PROFINET I/O
- EtherNet/IP
כך ניתן להשתמש ב-Trio כבקר המרכזי של המכונה, או לשלב אותו כחלק ממערכת אוטומציה גדולה יותר.
Motion Perfect: סביבת הפיתוח של Trio
אחד המרכיבים החשובים במערכת Trio הוא סביבת התוכנה Motion Perfect.
Motion Perfect משמשת לפיתוח, קונפיגורציה, תכנות, בדיקות ודיאגנוסטיקה של מערכות Trio.
הגרסאות החדשות מאפשרות לשלב את יכולות ה-Motion המוכרות של Trio עם תכנות המבוסס על תקן IEC 61131-3, וכך מאפשרות גם למתכנתי PLC להיכנס לעולם של Motion Control מתקדם בצורה נוחה יותר.
באתר שרף ניתן למצוא גם מידע וקישורים לתוכנות לתכנות מערכות Trio Motion.
מעבר מ-PLC ו-Motion Controller לבקר אחד
במערכת מסורתית ניתן למצוא ארכיטקטורה כגון:
PLC
↓
Motion Controller
↓
Servo Drives
↓
Motors
כאשר כל מערכת מטפלת בחלק אחר של המכונה.
בגישה החדשה ניתן במקרים רבים לעבוד כך:
Trio Motion-PLC
↓
EtherCAT
↓
Servo Drives
↓
Servo Motors
ובמקביל לחבר אל אותו בקר גם את ה-I/O, ה-HMI ושאר מערכות המכונה.
גישה זו מפחיתה את מספר הרכיבים, מקטינה את כמות התקשורת בין בקרים שונים ומאפשרת לתוכנית אחת לקבל החלטות המבוססות ישירות על מצב המכונה ומיקום הצירים.
למידע נוסף על רכיבי ההנעה המשתלבים בארכיטקטורה כזו ניתן לקרוא על מערכות סרוו ועל אינקודרים למערכות בקרה ותנועה.
באילו יישומים ניתן להשתמש בבקרי Trio Motion?
סדרת Motion-PLC וה-Motion Coordinators של Trio מתאימים למגוון רחב של יישומים, בהם:
- מכונות אריזה
- מערכות Pick & Place
- מערכות Gantry
- מכונות חיתוך
- מערכות הדבקה
- מכונות דפוס
- Web Handling
- מערכות הזנה
- מערכות רובוטיות
- מכונות ייצור רב-ציריות
הבחירה בין MCS לבין Motion Coordinator מתקדם יותר צריכה להתבצע בהתאם למספר הצירים, מורכבות התנועה, דרישות הביצועים וארכיטקטורת הבקרה של המכונה.
פתרון מלא לבקרת מכונה
הגישה של Trio כיום אינה רק לספק Motion Controller, אלא לאפשר בניית מערכת Motion ואוטומציה שלמה.
ניתן לשלב:
- Trio Motion Controller / Motion-PLC
- EtherCAT Servo Drives
- Servo Motors
- EtherCAT I/O
- HMI
- Motion Perfect
ובכך לקבל ארכיטקטורת בקרה מלאה עבור המכונה.
סיכום: בחירת בקר Trio בהתאם למורכבות המכונה
סדרת Motion-PLC של Trio Motion Technology מסמנת התפתחות בתפיסה של בקרת מכונה.
במקום ההפרדה המסורתית בין PLC לבין Motion Controller, ניתן לקבל מערכת אחת המשלבת לוגיקה, I/O ובקרת תנועה מדויקת.
ה-MCS 30, MCS 40 ו-MCS 50 מיועדים למכונות קטנות ובינוניות וליישומים של עד 8 צירי EtherCAT, בעוד Flex-6X Nano מרחיב את הפתרון ליישומי Motion מתקדמים ולמערכות של עד 64 צירים.
השילוב בין EtherCAT, תכנות IEC 61131-3, סביבת Motion Perfect והניסיון רב השנים של Trio בתחום ה-Motion מאפשר לבוני מכונות לבחור מערכת בקרה בהתאם למורכבות המכונה, החל ממערכת פשוטה של מספר צירים ועד למכונות רב-ציריות מורכבות.
שרף טכנולוגיות בע"מ מספקת בישראל פתרונות של Trio Motion Technology, כולל התאמת Motion Controllers, מערכות Servo, EtherCAT I/O ותכנון ארכיטקטורת הבקרה בהתאם לדרישות המכונה.
