Der Begriff Sysmac steht für 'System for Machine Automation Control'. Gemeint ist damit ein All-in-One-Konzept für die gesamte Maschine oder Produktionszelle basierend auf nur einer Steuerung für SPS-Aufgaben und Motion Control sowie Ethercat als durchgängiges Maschinen-Netzwerk. Im Fokus der Markteinführung vor einem Jahr stand zunächst der NJ5-Controller mit diversen CPUs für die Ansteuerung von 16, 32 und 64 Achsen. Seit kurzem gibt es nun zwei weitere Ausprägungen: Zum einen den NJ3-Controller für Applikationen mit vier beziehungsweise acht Achsen. Zum anderen den Controller NJ501-4500 mit erweiterten Robotikfunktionen.

Was bislang noch fehlte, ist unter anderem ein auf das neue Controller-Konzept zugeschnittenes, modulares E/A-System. Zwar hat Omron mit dem so genannten 'Slice'-I/O-System seit 2005 eine Remote-E/A-Lösung für den Anschluss an sechs unterschiedliche Bussysteme im Programm; dessen interne Busgeschwindigkeit ist allerdings geringer als die von Ethercat und auch eine Synchronisation von internem und externem I/O-Bus – eine wesentliche Voraussetzung für eine deterministische E/A-Kommunikation und Safety – war damit nicht gegeben. Darüber hinaus sollten innerhalb der Sysmac-Welt sowohl bei den lokalen E/As der NJ-Controller als auch bei den Remote-Stationen die gleichen Module verwendbar sein. Vor diesem Hintergrund war laut Josep Marti, Motion-Spezialist bei Omron, die Entwicklung einer neuen Technologie unabdingbar. Das Resultat – die E/A-Plattform 'NX-I/O series' – zeigt der japanische Automatisierungstechnik-Anbieter nun erstmals auf der SPS IPC Drives 2012.

Ein Kern-Feature des neuen E/A-Systems ist die Nutzung der 'Distributed Clock'-Funktion von Ethercat, um das deterministische Verhalten zu erreichen. Ebenfalls komplett neu konzipiert wurde der interne I/O-Bus mit einer Performance im Gigabit-Bereich. Die ultraschnelle Kommunikation innerhalb der Sysmac-E/A-Stationen erlaubt es Marti zufolge, Daten weit unterhalb des Ethercat-Zyklus zu erfassen und mit Zeitstempeln zu versehen. Mit Hilfe der Distributed Clocks von Ethercat sind diese Zeitstempel im gesamten Netzwerk synchronisiert und weisen einen Jitter <1 μs auf.

"Damit sind deutlich höhere Positioniergenauigkeiten und wesentlich präzisere Zeitabläufe in Maschinen und Anlagen erreichbar als mit konventionellen Automatisierungslösungen", stellt Mati den Nutzen der geplanten High-Speed-I/Os heraus, welche im Laufe des kommenden Jahres zusätzlich zu den Standard-Digital-I/Os für nicht zeitkritische Anwendungen verfügbar sein sollen. Des Weiteren sind diverse Analogeingänge in der Planung, Positionier-I/Os und spezielle Eingänge zum Anschluss von Temperatursensoren. Generell lassen sich pro E/A-Station bis zu 64 der 12 beziehungsweise 24 mm breiten Module aneinanderreihen.

Safety als integraler Bestandteil des E/A-Systems

Der neue Sysmac Safety Controller und die dazugehörigen sicheren E/A-Module nutzen ‚Safety over Ethercat‘ und fügen sich damit nahtlos in das Plattformkonzept ein.

© Omron Europe

Untrennbar verbunden mit dem E/A-System ist die ebenfalls komplett neu entwickelte Safety-Lösung. Diese besteht aus dem programmierbaren Safety-Controller 'Sysmac NX' und den dazugehörigen sicheren E/A-Modulen, die sich an beliebiger Stelle im E/A-System platzieren lassen. Während der Safety-Controller die Sicherheitslogik übernimmt und gleichzeitig als Ethercat-Slave fungiert, bearbeitet der Standardcontroller die nicht-sicheren Steuerungsaufgaben sowie die Masterfunktion für das Ethercat-Netzwerk. Sichere Signale werden über das Protokoll FSoE (Fail Safe over Ethercat) ausgetauscht, nicht-sichere Signale über Standard-Ethercat. "Dabei sind keinerlei zusätzliche Anforderungen an Koppler und an die Netzwerk-Infrastruktur nötig", betont Mati.

Der Sysmac-NX-Safety-Controller erfüllt nach Angaben von Omron die höchsten Sicherheitsanforderungen bis PLe und Kategorie 4 gemäß DIN EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 gemäß IEC 61508. Die Konfiguration und Programmierung erfolgt wie beim NJ-Controller mit der Entwicklungsumgebung 'Sysmac Studio' nach IEC 61131-3. Alle verwendeten Funktionsbausteine sind nach PLCopen Safety zertifiziert.

Auf die Frage, warum Omron den Safety-Controller  nicht direkt in den Standard-Controller mit integriert hat, sondern stattdessen als Subsystem innerhalb der E/A-Plattform platziert, entgegnet Theo Mattaar, der für Europa zuständige Product Marketing Manager: "Nicht alle Anwender wollen Safety im Standard-Controller. Daher haben wir beide Welten physisch getrennt, in der Software aber trotzdem voll integriert. Vorteil ist, dass Standard und Safety hardwaremäßig separat voneinander skalierbar sind."

Der maximale Ausbau einer Sicherheitsanwendung beträgt 128 Safety-Module, die in der Safety-Applikation von Sysmac Studio mit maximal 1024 Funktionsblöcken verknüpfbar sind.