Najważniejsze informacje o sterownikach współpracujących z CODESYS
- CODESYS nie jest jednym sterownikiem, lecz środowiskiem programistycznym i systemem uruchomieniowym dla wielu platform.
- Kompatybilne są sterowniki PLC z zaimplementowanym CODESYS Control lub odpowiednim wariantem SoftPLC.
- Najczęściej wykorzystywane protokoły to Modbus TCP/RTU, EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP, CANopen i OPC UA.
- Sam fakt obsługi języków IEC 61131-3 nie gwarantuje zgodności konkretnego modelu z CODESYS.
- Przed zakupem trzeba sprawdzić model, wersję CODESYS, pakiet urządzenia, licencje i dostępne interfejsy.
CODESYS nie jest jednym sterownikiem PLC
Najpierw trzeba uporządkować nazewnictwo. CODESYS to środowisko programistyczne, w którym tworzy się aplikacje dla sterowników, paneli, komputerów przemysłowych i innych urządzeń automatyki. Sam program zainstalowany na komputerze nie zastępuje sterownika PLC, chyba że użyjemy wariantu SoftPLC, czyli programowego sterownika uruchamianego na odpowiednim systemie.
Żeby sprzęt działał z CODESYS, potrzebuje przede wszystkim systemu runtime CODESYS Control. To on wykonuje skompilowany program na docelowym urządzeniu. Producent sprzętu może dostarczyć własną wersję środowiska opartą na CODESYS albo udostępnić gotowy pakiet instalacyjny dla konkretnego modelu.
W praktyce kompatybilność składa się z kilku elementów. Sterownik musi mieć właściwy runtime, komputer programisty musi posiadać odpowiedni opis urządzenia, a moduły wejść, wyjść i komunikacji muszą być obsługiwane przez daną wersję sprzętu. Brak jednego z tych elementów może uniemożliwić wgranie programu albo ograniczyć jego działanie.
Co oznacza pakiet urządzenia
Pakiet urządzenia, często widoczny w repozytorium urządzeń CODESYS, zawiera między innymi opis procesora, dostępnych magistral, modułów I/O i parametrów komunikacyjnych. Dzięki niemu środowisko wie, jak skonfigurować konkretny sterownik i jakie opcje pokazać projektantowi.
Dlatego nie wystarczy pobrać ogólnego CODESYS Development System. Potrzebny jest jeszcze pakiet producenta dla konkretnego modelu. Dwa sterowniki tej samej marki mogą korzystać z różnych runtime'ów, innych wersji bibliotek i odmiennych modułów komunikacyjnych.
Jakie sterowniki PLC współpracują z CODESYS
Najpewniejszym wyborem są urządzenia oznaczone przez producenta jako CODESYS-compatible albo wyposażone w CODESYS Control. Na rynku znajdują się sterowniki modułowe, kompaktowe PLC, kontrolery ruchu, sterowniki do automatyki budynkowej, urządzenia mobilne oraz komputery przemysłowe z SoftPLC.
| Typ urządzenia | Przykładowe zastosowanie | Na co zwrócić uwagę |
|---|---|---|
| PLC z natywnym CODESYS | Maszyny, linie produkcyjne, układy pomiarowe | Wersja runtime, moduły I/O, obsługiwane magistrale |
| Kontroler zintegrowany z panelem HMI | Małe i średnie maszyny, szafy sterownicze | Wydajność procesora, ekran, licencja na wizualizację |
| Komputer przemysłowy z SoftPLC | Rozbudowane systemy, SCADA, robotyka | System Windows lub Linux, deterministyczność pracy, interfejsy |
| Platforma ARM lub komputer jednopłytkowy | Prototypy, szkolenia, proste stanowiska testowe | Stabilność, licencja, odporność przemysłowa i czas reakcji |
| Kontroler specjalizowany | Automatyka mobilna, motion control, HVAC | Obsługa CANopen, J1939, EtherCAT lub dedykowanych funkcji |
Do grupy popularnych rozwiązań należą między innymi sterowniki WAGO z rodzin PFC, wybrane kontrolery Eaton, Festo, Turck, ifm oraz urządzenia innych producentów korzystających z CODESYS. Występują także warianty dla komputerów przemysłowych, systemu Linux, Windows, platform ARM, Raspberry Pi i wybranych kontrolerów PLCnext.
Traktuję jednak nazwy producentów tylko jako punkt wyjścia. Kompatybilność trzeba sprawdzać na poziomie konkretnego modelu, ponieważ jedna seria może obsługiwać EtherCAT, a inna tylko Modbus TCP. Różnice dotyczą również licencji, liczby osi, czasu cyklu i dostępnych bibliotek.
SoftPLC na komputerze przemysłowym
Jeżeli projekt wymaga dużej mocy obliczeniowej, można zastosować komputer przemysłowy z CODESYS Control Win SL, CODESYS Control RTE SL albo wariantem dla systemu Linux. Takie rozwiązanie dobrze sprawdza się przy wizualizacji, archiwizacji danych i obsłudze kilku procesów w jednym urządzeniu.
Nie każdy zwykły komputer będzie jednak dobrym PLC. W aplikacjach wymagających krótkiego i powtarzalnego czasu reakcji liczy się praca czasu rzeczywistego, sterowniki kart I/O oraz odporność sprzętu. Komputer biurowy może być dobry do nauki, lecz niekoniecznie do sterowania prasą, robotem lub maszyną pracującą bez przerw.
Jakie protokoły i sterowniki komunikacyjne obsługuje CODESYS
W języku automatyki słowo „sterownik” może oznaczać również driver komunikacyjny. W tym przypadku chodzi o oprogramowanie, które pozwala wymieniać dane między PLC, modułami wejść i wyjść, falownikami, serwonapędami oraz urządzeniami nadrzędnymi.
| Protokół | Typowe zastosowanie | Najważniejsze ograniczenie |
|---|---|---|
| Modbus TCP | Falowniki, liczniki, sterowniki innych marek, proste I/O | Mniejsza funkcjonalność diagnostyczna niż w magistralach czasu rzeczywistego |
| Modbus RTU | Urządzenia z RS-485, liczniki energii, regulatory | Wymaga poprawnej topologii, terminacji i parametrów transmisji |
| EtherCAT | Rozproszone I/O, serwonapędy, szybkie układy motion | Potrzebny jest kompatybilny interfejs i właściwa konfiguracja mastera |
| PROFINET | Sieci przemysłowe, urządzenia Siemens i moduły I/O | Trzeba rozróżnić rolę Controller i Device |
| EtherNet/IP | Maszyny i urządzenia pracujące w środowisku Rockwell Automation | Wymagany odpowiedni skaner lub adapter oraz zgodność profilu danych |
| CANopen i J1939 | Maszyny mobilne, napędy, moduły wykonawcze | Znaczenie mają profile urządzeń, identyfikatory i pliki EDS |
| OPC UA | SCADA, MES, systemy raportowania i wymiana danych między PLC | Nie zastępuje szybkiej magistrali do sterowania napędem |
| MQTT | IIoT, chmura, monitoring i przesyłanie danych technologicznych | Jest przeznaczony głównie do danych, a nie do krytycznego sterowania |
Najłatwiejszym punktem startu jest zwykle Modbus TCP. Działa przez standardowy Ethernet, nie wymaga specjalnej karty i pozwala szybko połączyć CODESYS z falownikiem, analizatorem sieci czy licznikiem energii. Trzeba jednak ustawić adresy rejestrów, typy danych, kolejność bajtów i czas oczekiwania.
Do szybkiego sterowania osiami oraz dużą liczbą modułów I/O lepiej pasuje EtherCAT. PROFINET i EtherNet/IP są dobrym wyborem wtedy, gdy zakład ma już urządzenia pracujące w jednej z tych sieci. Nie należy wybierać protokołu wyłącznie na podstawie popularności, ponieważ liczy się przede wszystkim zgodność z istniejącą infrastrukturą.
Część funkcji komunikacyjnych jest wbudowana w dany sterownik, a część może wymagać osobnego dodatku lub licencji. Przed zakupem sprawdzam więc nie tylko nazwę protokołu, ale także jego rolę, na przykład EtherCAT Master, PROFINET Controller albo Modbus Client. Sama obecność gniazda Ethernet nie oznacza automatycznie obsługi wszystkich tych standardów.
Jak sprawdzić kompatybilność konkretnego sterownika
Najbezpieczniej przejść przez krótką listę kontrolną, zanim powstanie projekt albo zostanie zamówiona szafa sterownicza. Taka weryfikacja zajmuje kilka minut, a może oszczędzić wiele godzin szukania przyczyny problemów z połączeniem.
- Sprawdź dokładny model sterownika, a nie tylko nazwę serii.
- Potwierdź, czy producent podaje obsługę CODESYS V3 lub konkretnej wersji środowiska.
- Pobierz właściwy Device Description, bibliotekę albo pakiet instalacyjny producenta.
- Zweryfikuj obecność potrzebnego runtime'u, na przykład CODESYS Control dla danej platformy.
- Sprawdź interfejsy fizyczne, role komunikacyjne i wymagane licencje na magistrale.
- Porównaj dokumentację sterownika z dokumentacją modułów I/O, napędów i urządzeń sieciowych.
Po zainstalowaniu pakietu urządzenie powinno pojawić się w repozytorium CODESYS i być dostępne przy tworzeniu projektu. Jeżeli widoczny jest tylko podobny model, nie zakładam, że będzie działał bez problemu. Opis sąsiedniego urządzenia nie jest zamiennikiem i może prowadzić do błędnej mapy wejść lub wyjść.
Na co uważać przy licencjach
CODESYS Development System można pobrać bezpłatnie, ale nie oznacza to, że cała instalacja automatyki będzie bezkosztowa. Płatny może być runtime na sterownik, wizualizacja, SoftMotion, EtherCAT Master, PROFINET Controller albo określona biblioteka producenta.
W gotowym PLC licencja często jest już uwzględniona w cenie urządzenia. Przy komputerze przemysłowym lub platformie uniwersalnej trzeba ją zwykle dobrać osobno. Najtańszy sprzęt nie zawsze jest najtańszym rozwiązaniem, jeśli później trzeba dokupić kilka dodatków i poświęcić czas na niestandardową konfigurację.
Przeczytaj również: Falownik napięcia - jak działa i jak unikać błędów?
Czego nie należy mylić z pełną kompatybilnością
Nie każdy sterownik programowany w językach IEC 61131-3 współpracuje bezpośrednio z CODESYS. Producent może używać własnego środowiska, które tylko korzysta z podobnych języków albo częściowo bazuje na technologii CODESYS.
Przykładem częstego nieporozumienia są sterowniki Siemens S7, Beckhoff TwinCAT czy urządzenia Schneider programowane wyłącznie w firmowych odmianach narzędzi. Mogą komunikować się z CODESYS przez Modbus TCP, OPC UA, PROFINET lub inną wspólną sieć, ale nie oznacza to, że można wgrać do nich dowolny projekt CODESYS.
Jaki sterownik wybrać do konkretnego zastosowania
Dobór zaczynam od wymagań procesu, a dopiero później patrzę na markę. Liczę punkty I/O, czas cyklu, liczbę osi, rodzaj napędów, potrzebne protokoły, warunki środowiskowe i sposób serwisowania. Dzięki temu łatwiej odróżnić sprzęt, który rzeczywiście rozwiąże problem, od urządzenia mającego tylko atrakcyjną listę funkcji.| Zastosowanie | Rozsądny wybór | Dlaczego |
|---|---|---|
| Prosta maszyna z kilkunastoma sygnałami | Kompaktowy PLC z CODESYS i Modbus TCP | Niska złożoność i szybkie uruchomienie |
| Dużo rozproszonych modułów I/O | PLC z EtherCAT lub PROFINET | Łatwiejsza rozbudowa i ograniczenie okablowania |
| Serwonapędy i pozycjonowanie | Kontroler z EtherCAT oraz CODESYS SoftMotion | Lepsza synchronizacja osi i obsługa profili ruchu |
| Modernizacja istniejącej instalacji | PLC z protokołem obecnym w zakładzie | Mniej zmian w falownikach, licznikach i systemie nadrzędnym |
| Nauka i prototyp | SoftPLC na komputerze lub Raspberry Pi | Niski koszt wejścia i łatwy dostęp do środowiska |
| Praca ciągła w trudnym środowisku | Przemysłowy PLC z certyfikowanym runtime'em | Lepsza odporność, diagnostyka i wsparcie serwisowe |
Do małego stanowiska testowego Raspberry Pi może być bardzo dobrym narzędziem edukacyjnym. Nie traktowałbym go jednak jako automatycznego zamiennika przemysłowego PLC w układzie bezpieczeństwa, przy dużych zakłóceniach elektromagnetycznych lub wymaganej pracy 24 godziny na dobę.
W maszynach z napędami największą różnicę robi nie liczba języków programowania, lecz jakość obsługi czasu rzeczywistego i synchronizacji osi. Z kolei w prostym układzie pompowym ważniejsze mogą być trwałe wyjścia, łatwa diagnostyka oraz Modbus RTU niż rozbudowany system motion.
Najkrótsza droga do właściwego wyboru
Jeżeli miałbym sprowadzić cały temat do jednej zasady, brzmiałaby ona tak: wybieram nie „sterownik do CODESYS” w sensie ogólnej deklaracji, lecz konkretny model z konkretnym runtime'em, pakietem urządzenia i wymaganym protokołem.
Dla prostych instalacji najczęściej wystarczy PLC z Modbus TCP lub Modbus RTU. Przy rozproszonych wejściach i wyjściach warto rozważyć EtherCAT albo PROFINET, a przy integracji z systemami nadrzędnymi OPC UA. Do testów sprawdzi się SoftPLC, lecz do produkcji lepiej użyć sprzętu przemysłowego z jasnym wsparciem producenta.
Przed zamówieniem urządzenia dobrze przygotować krótką tabelę wymagań: liczba I/O, typ sygnałów, liczba osi, protokoły, czas cyklu, środowisko pracy i potrzebne licencje. Taki dokument zwykle szybciej prowadzi do trafnego wyboru niż sama lista popularnych marek.
