Návrh řídicích aplikací modulárních strojů v otevřené platformě KINGSTAR

V dnešní době se průmyslové firmy stále potýkají se špatnou dostupností elektronických komponent potřebných pro tvorbu ovladačů strojů. Řada dodavatelů průmyslové elektroniky není schopna včas vyhovět potřebám trhu a nezávislost na jednom dodavateli se stává otázkou růstu či útlumu firmy.

Novinkou, která může firmám v tomto směru pomoci, je plně otevřená softwarová platforma KINGSTAR. Ta poskytuje možnost volby potřebného hardwaru z široké palety různých výrobců, což výrazně eliminuje jeho nedostupnost a snižuje cenu. S úspěchem ji využívají například firmy v Německu, Americe nebo na Tchaj-wanu.

Premiéra v půli června v Praze

Nová platforma na českém trhu se odborné veřejnosti představí 14. června na konferenci „Budoucnost v řízení modulárních strojů – otevřená softwarová platforma KINGSTAR s využitím IIoT a úsporou nákladů až 50 %“. Bude mít premiéru v místě, které svým významem koresponduje s technologickým průlomem ve vytváření flexibilních řídicích jednotek strojů, kdy je tvorba ovladačů čistě softwarovým řešením, které běží ve standardním počítači IPC od různých výrobců. Uskuteční se v přednáškovém sále Národního technického muzea v Praze, kde je vedle expozic významných exponátů k dispozici snadné parkování – v centru Prahy na Letné.

Konference je určena jak pro výrobce, tak i pro uživatele strojů, dále pro technické ředitele výrobních podniků, kteří řeší vysokou variabilitu a ekonomii výroby, i pro vývojáře a konstruktéry, kteří se zabývají problematikou tvorby flexibilních ovladačů pro modulární stroje. Platforma KINGSTAR pokrývá problematiku v oblastech robotiky, výroby, testovacích, kontrolních, balicích a dalších strojů.

Klíčové vlastnosti

KINGSTAR se skládá z pěti komponent:

• komunikační sběrnice EtherCAT
• knihovny řízení pohybu
• soft PLC 
• strojového vidění GigE Vision
• podpory IoT 

Řízení a ovládání v reálném čase s použitím IPC

Prvním důležitým aspektem je hardwarová platforma a operační systém, na kterých KINGSTAR běží. Jde o standardní počítač v průmyslovém provedení se 64bitovým operačním systémem MS Windows a doplňkem RTX64 pro práci v reálném čase. To je základní součástí platformy KINGSTAR, která transformuje Windows na operační systém pracující v reálném čase.

Automaticky konfigurovaný EtherCAT

KINGSTAR používá komunikační sběrnici, zásobník stylu plug and play EtherCAT. Pro větší flexibilitu aplikací se využívají výhody plynoucí z funkcí skenování sběrnice EtherCAT. To umožňuje provádět automatickou konfiguraci i spuštění stejné aplikace s různými hardwarovými konfiguracemi způsobem plug and play. Je tak zajištěna volba z řady značek hardwaru servopohonů a I/O, kdy mohou uživatelé přidávat nový hardware na bázi EtherCAT bez aktualizace KINGSTAR. Vrstva průmyslové sběrnice navíc poskytuje přímý přístup k proměnným, jako by byly lokální, a zcela skrývá sběrnici před aplikacemi.

Řízení pohybu

Nezbytnou součástí je komponenta pro řízení pohybu KINGSTAR Motion. Vyhovuje standardním specifikacím PLCopen Motion Control pro point to point, synchronizované, skupinové pohyby, míchání a kinematiku. Aplikace mohou používat rozsah až 20 os s dobou cyklu 125 µs nebo 60 os s dobou cyklu 500 µs. Každá osa může mít jinou značku hardwaru a vlastní režim ovládání. Algoritmy pohybu umožňují provádět modifikace profilu pohybu, i když se osa již pohybuje. Synchronizace podporuje koordinaci pro elektronické vačkové převody a skupinové pohyby s lineárními, kruhovými a šroubovicovými pohyby. Jde o velmi flexibilní řešení, protože hlavní osa CAM nebo ozubeného kola může mít více podřízených a sama může být virtuální osou nebo dokonce být podřízenou jiné osy.

Soft PLC

Pro širokou řadu uživatelů je k dispozici plně vybavené a integrované softwarové PLC, které odpovídá standardu IEC 61131. Vývojové prostředí PLC KINGSTAR LogicLab podporuje zápis programu jako žebříček, IL, funkční bloky, jazyky ST a SFC. Programy PLC lze vzdáleně stahovat a monitorovat jako u jiných PLC. Doplňkové komponenty pro řízení pohybu a strojové vidění mohou být dále rozvíjeny, doplňovány a spravovány v C++ a přístup k nim je možný z programu v soft PLC.

Strojové vidění

Pro strojové vidění používá KINGSTAR balíček GigE Vision, který podporuje celou řadu kamerových rozhraní a pracuje v reálném čase. Jde o komplexní sbírku softwarových nástrojů pro vývoj aplikací analýzy obrazu a poskytování zpětné vazby od strojového vidění pro kybermechanické systémy.

Šetří čas i peníze 

Platforma na bázi Windows a IPC je dobrou volbou i pro cloudové připojení. EtherCAT umožňuje rychlou implementaci a usnadňuje spolupráci mezi vývojovými týmy a týmy pro uvádění do provozu. Z hlediska vývojových jazyků je KINGSTAR otevřený a podporuje smíšený vývoj, například UI vyvinutý s Qt, určitý specifický algoritmus řízení pohybu v reálném čase s C/C++ a zbytek aplikace vyvinuté v jednom z jazyků dle normativu IEC 61131-C. Architektura platformy KINGSTAR byla navržena tak, aby ji bylo možné vylepšovat pomocí pluginů pro strojové vidění, CNC nebo doplněním dalších funkcí. 

Vstup pro odbornou veřejnost zdarma

Komplexní informace i s ukázkami aplikace pro řízení pohybů poskytne odborná konference. Registrace je již spuštěna na webu společnosti dataPartner. O klíčových tématech, včetně ukázky běhu a programování KINGSTAR na mechatronickém modelu, budou hovořit experti ze společnosti IntervalZero. Vstup je pro odbornou veřejnost zdarma, po konferenci mohou účastníci zdarma navštívit expozice Národního technického muzea.