Automatyzacja procesów to jedna z kluczowych kwestii współczesnych przedsiębiorstw produkcyjnych. Gwarantuje tańszą i szybszą produkcję przy zachowaniu większej precyzji wykonania. Jednym z podstawowych podzespołów większości maszyn przemysłowych jest panel HMI, który umożliwia monitoring całego procesu. Drugim komponentem często montowanym na linii produkcyjnej jest sterownik PLC, który służy do kontroli procesów i nadzoru urządzeń automatyki przemysłowej. Od razu pojawia się pytanie, jak zintegrować HMI z PLC? Jakie korzyści płyną z zastosowania panelu przy jednoczesnym użyciu sterowników?
Do czego służą panele HMI?
HMI jest interfejsem pomiędzy człowiekiem, a maszyną. Panele operatorskie dają możliwość zbierania oraz kontroli wszelkich danych i procesów wykonywanych na linii produkcyjnej. Dzięki nim pracownik wie jakie operacje wykonuje maszyna. Z racji, że jest w stanie wyświetlać różne informacje oraz dawać powiadomienia dźwiękowe jest dobrym narzędziem do obsługi alarmów i wszelkiego rodzaju sytuacji awaryjnych na linii produkcyjnej. Panel możemy tak skonfigurować, aby alarmował np. o niskim stanie ciśnienia w urządzeniu, przepełnieniu się jakiegoś zbiornika, niedomkniętej klapie. Możliwości są tutaj nieskończone.
Dodatkowo HMI ze względu na rozbudowane zdolności komunikacyjne i obsługiwane protokoły pozwala nam zintegrować ze sobą wiele urządzeń. Jest to jednostka centralna, która steruje wszystkimi podzespołami w danej maszynie. Dzięki panelom uzyskujemy pełną kontrolę nad sterownikiem PLC. Nie mamy możliwości pisania samego programu na sterownik, ale mamy możliwość podglądu i kontroli jak ten program wykonuje się.
Właściwości paneli Fatek serii P5
Fatek w swojej ofercie posiada panele serii P2 i P5. My skupimy się na tej drugiej serii, ponieważ daje ona większe możliwości w zakresie współpracy ze sterownikiem PLC. Panele serii P5 występują w dwóch podseriach: NA i NB. Urządzenia posiadają rezystancyjną matrycę, dzięki czemu są przystosowane do pracy w warunkach przemysłowych. Niezależnie czy operator jest w rękawicach, dotyka panel palcem czy rysikiem, dotyk jest wykrywany. Panele HMI marki Fatek są odporne na wszelkiego rodzaju zapylenie i zabrudzenia. Dodatkowo mają wbudowaną terminację portów komunikacyjnych, dzięki czemu nie trzeba się tym martwić podczas tworzenia swojej aplikacji.
Najważniejsza funkcjonalność to możliwość wpięcia sterownika PLC na tył panelu, co pozwala nam uzyskać kompaktowe połączenie. Sam port komunikacyjny znajdujący się na obudowie panelu umożliwia uzyskanie stabilniejszego połączenia niż połączenie kablowe.
Łatwe programowanie z FvDesigner
Panele marki Fatek są programowane za pomocą oprogramowania FvDesigener, które jest bardzo intuicyjne. Użytkownik układa i przeciąga elementy na ekranie, projektując w ten sposób wizualizację. Można je pobrać za darmo ze strony internetowej, a co istotne nie ma konieczności posiadania licencji.
Co ważne, panel posiada opcję ustawienia bezpieczeństwa tzn. użytkownik ma możliwość stworzenia poziomów bezpieczeństwa lub kont użytkowników. Może rozgraniczyć kto i w jakim zakresie ma dostęp do poszczególnych obiektów na panelu. HMI umożliwia również obsługę alarmów. Istnieje możliwość zdefiniowania wszelkiego rodzaju zdarzeń, których wystąpienie będzie powodowało wysyłanie sygnału dźwiękowego, przełączenie ekranu, wyświetlanie informacji, ale również zmianę stanu bitów, załączanie wejść i wyjść sterownika.
Fatek oferuje usługę chmurową, która pozwala z poziomu komputera jak i telefonu uzyskać dostęp do ekranu panelu oraz wejść w integrację z obiektami. Przesyłanie danych oraz zdalna kontrola mogą odbywać się poprzez tę chmurę.
Poszczególne porty panelu Fatek
Przed tym jak dokonamy połączenia i integracji HMI ze sterownikiem PLC warto poznać porty paneli operatorskich Fatek. W przykładzie posłużymy się panelem P5070NB. Do programowania samego panelu używamy kabla USB C, który jest wpinany po boku urządzenia. HMI można również programować poprzez wejście Ethernetowe, które umożliwia wpięcie do sieci, korzystanie z usług chmurowych oraz połączenie ze sterownikiem. Jeśli korzystamy z jednostki bez złącza to do dyspozycji mamy USB C. Na tyle panelu znajduje się PLC port, który umożliwia połączenie HMI ze sterownikiem serii HB1 oraz zapięcie sterownika. Również na tylnej części obwodowej ulokowane zostało miejsce do wkręcenia śrub. W ten sposób mocujemy jednostkę sterownika PLC na panelu.
Kolejnymi z portów są porty RS232 i RS485. Tutaj komunikacja może odbywać się poprzez port RS. Do złącza USB mamy możliwość wpięcia kamery zasilanej poprzez USB, dzięki czemu panel może wyświetlić wideo z tej kamery na żywo na jednym z ekranów. Dodatkowo istnieje możliwość podpięcia drukarki, myszy czy skanera kodów kreskowych.
Porty sterownika PLC marki Fatek
Sama jednostka główna sterownika serii Fbs posiada port 0, który służy do programowania i komunikacji z panelem. Wszystkie pozostałe możliwości komunikacji odbywają się poprzez dodanie modułów komunikacyjnych. Od frontu sterownika mamy możliwość wpięcia płytki komunikacyjnej. Do wyboru mamy różne płytki – od przyłącza Ethernetowego, RS, poprzez płytki mieszane, np. płytkę obsługującą komunikację poprzez Ethernet oraz z wejściem analogowym. Mogą być również płytki, które posiadają sam port RS czy sam port Ethernetowy.
Z lewej strony sterownika mamy możliwość dopięcia pełnoprawnego modułu. Co istotne, nie jest to sama płytka, tylko wolnostojący moduł zapinany na szynie. Użytkownik może skorzystać z różnych kombinacji tych portów komunikacyjnych. W przykładzie jest to port Ethernetowy i RS, ale może to też być wielokrotnie RS232, RS485 bądź Ethernet.
Z prawej strony PLC możemy rozszerzyć liczbę wejść/wyjść cyfrowych, analogowych, temperaturowych oraz wagowych. W zależności od tego jakich wejść wymaga dana aplikacja, jesteśmy w stanie odpowiednio dobierać te moduły i konfigurować zestaw.
Połączenie panelu HMI ze sterownikiem PLC
W przypadku sterowników PLC serii HB1 możemy je połączyć z panelem operatorskim wyłącznie poprzez port PLC, który znajduje się na tyle HMI. Należy pamiętać, że musi być zapięty z tyłu panelu, nie może być zawieszony na szynie w szafie sterowniczej. Sam HMI ma też możliwość obsługi połączenia zdalnego Wi-Fi. Jeśli zakupimy odpowiedni odbiornik Wi-Fi, który wpinamy w port USB, jesteśmy w stanie łączyć się po sieci ze sterownikiem. PLC serii HB1 posiadają wbudowany port RSowy, dzięki czemu, jeśli chcemy zrealizować jakieś pojedyncze połączenie, nie musimy dokupować modułu.
Jak utworzyć nowy projekt i zdefiniować połączenie?
Pierwszy krok to otwarcie oprogramowania FvDesigner. Po jego otworzeniu wyświetla się lista ostatnio używanych projektów, dzięki czemu mamy możliwość szybkiego dostępu do nich.
Pierwsze działanie w programie to wybór jednostki, którą posiadamy. Następnie przechodzimy do zdefiniowania przyłączonych urządzeń do panelu. Program zażąda zdefiniowania tego, ale możemy ten krok pominąć i zdefiniować to później w projekcie. Musimy wprowadzić kilka rzeczy, takich jak: nazwa połączenia, typ połączenia (bezpośrednie połączenie po RSie, połączenie bezpośrednio po Ethernecie, multilink, gdy mamy wiele paneli i sterowników połączonych w jedno) czy protokół komunikacyjny z jakiego będziemy korzystać.
Istotna kwestia to zadeklarowanie jakie protokoły ma zaimplementować HMI. Na początku, warto sprawdzić czy sterownik, z którego korzystamy ma zaimplementowany protokół komunikacyjny w panelu. Zdecydowana większość protokołów jest możliwa do wyboru, ewentualnie mamy możliwość połączenia się po Modbusie czy po protokole użytkownika.
Jeżeli będzie potrzebna pomoc, zawsze możemy skorzystać z opcji “help”. Po naciśnięciu “help” otwiera się rozdział w instrukcji opisujący sposób połączenia się po danym protokole. Wyświetlą się wszystkie informacje o tym jakie są parametry komunikacji, do jakich zmiennych i zasobów będziemy mieć dostęp po takim połączeniu oraz opisany zostanie sposób połączenia po stronie sterownika PLC. Dodatkowo pokażą się informacje do jakiego ustawienia musimy zajrzeć oraz co pozmieniać, aby połączyć się z panelem Fatek.
Jeśli mamy zdefiniowanego producenta oraz protokół jakim będziemy się posługiwać to przechodzimy do wyboru jednostki. Następnie wpisujemy nazwę urządzenia, naciskamy “finish” i nasz projekt się załaduje.
Jak połączyć się z samym sterownikiem?
Na froncie sterownika wpięty jest kabel komunikacyjny z panelu HMI. Chcąc rozpocząć programowanie należy wyjąć ten kabel, wziąć drugi do sterowania sterownika i przełączać się. Możemy także skorzystać z funkcji Pass Through, która pozwala na połączenie się z samym sterownikiem PLC poprzez HMI. Musimy zdefiniować dwa połączenia: komputera z panelem HMI oraz HMI ze sterownikiem.
W przypadku połączenia komputera z panelem wybieramy USB. W przypadku połączenia sterownika z panelem będzie to port COM, a łączenie się po RS. Następny krok to wybranie numeru portu COM z listy. Co ważne, same parametry komunikacji muszą być identyczne z tym co zostało ustawione w połączeniu. Jeśli coś będzie błędne to połączenie z WinProladderem, czyli oprogramowaniem do sterowników, nie uda się.
Po pomyślnym włączeniu funkcji Pass Through wyświetli się informacja “proszę połączyć sterownik przez dany port COM”. Kolejny krok to uruchomienie WinProladdera i otwarcie projektu. Klikamy “connect to PLC” i zaczytujemy projekt ze sterownika. Wybieramy podany COM i łączymy się ze sterownikiem.
Warto pamiętać, że jeśli łączymy się w inny sposób, np. po Ethernecie, samo adresowanie wszystkich zmiennych będzie identyczne. Zmieni się tylko sposób zdefiniowanego naszego połączenia.