omron-sysmac

name	omron-sysmac
description	Programmer sous Sysmac Studio et intégrer EtherCAT.
version	2.0.0
author	EVA
license	Privée EVA St-Étienne
platforms	["linux","macos","windows"]
metadata	{"EVA":{"tags":["omron","sysmac-studio","ethercat","fins","plc","industrial-automation","nj","nx","motion-control","iec-61131-3","servomoteur","cip"],"related_skills":["industrial-protocols","systematic-debugging","plc-converter","automation-linter"]}}

Automates Omron NJ/NX & Sysmac Studio

Vue d'ensemble

Les contrôleurs de machine Omron des gammes NJ (Machine Automation Controller) et NX (NX7, NX5) représentent la plateforme d'automatisation moderne d'Omron, en remplacement des anciennes séries CJ1/CS1/C200H. Ils se programment via l'environnement unifié Sysmac Studio, conforme à la norme CEI 61131-3 avec des extensions propriétaires Omron.

Architecture Sysmac

    [IHM (NA Series)]       [SCADA / ERP]
          │                       │
          ▼                       ▼
    ┌─────────────────────────────────┐
    │         Sysmac Studio           │  ← Environnement de développement
    │  (Programmation, Configuration)  │
    └─────────────────────────────────┘
          │                       │
          ▼                       ▼
    ┌─────────────────────────────────┐
    │     NJ/NX Controller            │  ← Logique API + Motion + Sécurité
    │  ┌──────────┬──────────┐        │
    │  │ EtherCAT │ EtherNet │        │  ← Réseaux de terrain
    │  │ (Servos, │ /IP (CIP)│        │
    │  │  E/S NX) │ (SCADA)  │        │
    │  └──────────┴──────────┘        │
    └─────────────────────────────────┘

Caractéristiques clés

1. Moteur de mouvement et logique intégré : Gestion conjointe de la logique API, des axes de mouvement (Motion Control) et de la sécurité fonctionnelle.
2. Réseau machine EtherCAT : Utilisation d'EtherCAT en standard pour la communication déterministe avec les servovariateurs (gamme 1S, G5), E/S déportées (série NX) et capteurs intelligents.
3. Variables globales partagées (Tag-based) : Plus d'adresses mémoire fixes (comme D0, HR0 des anciennes gammes). Utilisation de tags textuels nommés typés.
4. Communication externe : Support natif d'EtherNet/IP (CIP) et du protocole historique FINS pour l'accès aux variables depuis les SCADA/IHM.

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Quand l'utiliser

Cas d'usage

À utiliser lorsque l'utilisateur demande :

• D'écrire des scripts ou de la logique de programmation en Texte Structuré (ST) pour les automates Omron NJ/NX.
• De configurer ou dépanner des nœuds de communication ou des topologies réseau EtherCAT dans Sysmac Studio.
• De mettre en place des connexions de tags via le protocole EtherNet/IP ou FINS vers des supervisions.
• D'implémenter des blocs fonctionnels de contrôle de mouvement (Motion MC Blocks) pour piloter des servomoteurs (positionnement, vitesse, couple).
• De diagnostiquer des problèmes de performance de tâche EtherCAT (dépassement de temps de cycle).

Ne pas utiliser pour

• La programmation de vieux automates Omron (séries C200H, CQM1, CJ1, CS1) programmés sous CX-Programmer (adresses mémoire directes DM/HR/CIO).
• La configuration avancée de sécurité fonctionnelle Omron (utiliser Sysmac Studio Safety).

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1. Programmation en Texte Structuré (ST) sous Sysmac Studio

1.1 Règles de déclaration des variables

Sous Sysmac Studio, les variables doivent être déclarées dans la table des variables (Data Type : BOOL, INT, DINT, REAL, STRING, etc.) avant d'être utilisées en ST, contrairement à d'autres plateformes CEI 61131-3.

Portée	Déclaration	Préfixe recommandé	Exemple
Globale	Global Variable Table	g_	g_Conv_Start_Cmd
Locale à un POU	VAR	(aucun)	Temp_Counter
Entrée	VAR_INPUT	in_	in_Start_Command
Sortie	VAR_OUTPUT	out_	out_Motor_Run
Entrée/Sortie	VAR_IN_OUT	io_	io_Status_Word
Interne	VAR	stat_	stat_Timer_Active
Constante	VAR CONSTANT	c_ (UPPER)	c_MAX_SPEED

1.2 Exemple : Logique d'asservissement de convoyeur

// --- LOGIQUE DE DÉMARRAGE ET SÉCURITÉ CONVOYEUR ---
// Variables globales préalablement déclarées dans la table :
//   g_Conv_Start_Cmd   : BOOL ; Commande marche depuis IHM
//   g_Conv_Stop_Cmd    : BOOL ; Commande arrêt depuis IHM
//   g_Conv_Interlock   : BOOL ; Verrouillage sécurité machine
//   g_Conv_Fault       : BOOL ; Défaut thermique ou retour vitesse
//   g_Conv_Motor_Out   : BOOL ; Sortie physique relais moteur
//   g_Conv_Running     : BOOL ; Retour d'état marche (capteur)
PROGRAM Convoyeur_Control
VAR
    Timer_Running_Fault : TON;   // Temporisation défaut retour vitesse
    Fault_Count         : INT := 0;
END_VAR

// Auto-maintien de la commande de marche
IF (g_Conv_Start_Cmd OR g_Conv_Motor_Out)
   AND NOT g_Conv_Stop_Cmd
   AND g_Conv_Interlock
   AND NOT g_Conv_Fault THEN
    g_Conv_Motor_Out := TRUE;
ELSE
    g_Conv_Motor_Out := FALSE;
END_IF;

// Diagnostic : si commande active mais pas de retour moteur
IF g_Conv_Motor_Out AND NOT g_Conv_Running THEN
    Timer_Running_Fault(IN := TRUE, PT := T#3s);
ELSE
    Timer_Running_Fault(IN := FALSE);
END_IF;

IF Timer_Running_Fault.Q THEN
    g_Conv_Fault := TRUE;
    Fault_Count := Fault_Count + 1;
END_IF;

1.3 Exemple : Contrôle de mouvement avec blocs MC (Motion Control)

// --- MOUVEMENT ABSOLU D'UN SERVOMOTEUR VERS UNE POSITION ---
// Configuration préalable dans Sysmac Studio :
// - Axe : Servo_Axe_X (type : Servo Drive, raccordé EtherCAT)
// - Unité : mm, vitesse max : 500 mm/s, accélération : 1000 mm/s²

MC_Power_Instance(
    Axis         := Servo_Axe_X,
    Enable       := TRUE,
    Enable_Positive := TRUE,
    Enable_Negative := TRUE,
    Busy         => MC_Power_Busy,
    Status       => MC_Power_Status,
    Error        => MC_Power_Error
);

// Positionnement absolu
MC_MoveAbsolute_Instance(
    Axis         := Servo_Axe_X,
    Execute      := g_Demande_Position,
    Position     := g_Position_Cible,   // En mm (variable DINT)
    Velocity     := 300.0,              // Vitesse en mm/s
    Acceleration := 1000.0,             // Accélération mm/s²
    Deceleration := 1000.0,             // Décélération mm/s²
    Jerk         := 5000.0,             // Jerk mm/s³ (optionnel)
    Done         => g_Move_Done,
    Busy         => g_Move_Busy,
    Active       => g_Move_Active,
    CommandAborted => g_Move_Aborted,
    Error        => g_Move_Error
);

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2. Communication externe : FINS vs EtherNet/IP

2.1 Tableau comparatif

Critère	EtherNet/IP (CIP)	FINS (Omron propriétaire)
Standard	Ouvert (ODVA)	Propriétaire Omron
Découverte de tags	Automatique (CIP Path)	Manuelle (adresses mémoire)
Performances	Élevé (implicite/explicite)	Modéré
Configuration Sysmac	Aucune (import direct)	Allocation AT mémoire requise
Idéal pour	SCADA moderne (Ignition, Kepware)	Systèmes legacy, échange simple

2.2 Connexion via EtherNet/IP (recommandée pour NJ/NX)

# Exemple : Lecture de tags NJ/NX via pylogix (CIP)
from pylogix import PLC

with PLC() as comm:
    comm.IPAddress = "192.168.250.1"

    # Lecture d'une variable globale
    result = comm.Read("g_Conv_Motor_Out")
    print(f"g_Conv_Motor_Out = {result.Value}")

    # Lecture d'un programme structure
    result = comm.Read("Convoyeur_Control.Fault_Count")
    print(f"Fault_Count = {result.Value}")

2.3 Connexion via FINS (mode compatibilité)

Sur NJ/NX, le protocole FINS nécessite une allocation explicite via l'onglet Memory Settings de Sysmac Studio :

Exemple : Associer la variable g_Recipe_ID à l'adresse D100
1. Dans Sysmac Studio, ouvrir Controller Settings → Memory Settings
2. Ajouter l'entrée : g_Recipe_ID  AT %D100
3. Télécharger la configuration vers le contrôleur

# Exemple de lecture FINS via Python (bibliothèque omron-fins)
# pip install omron-fins
from omron_fins import OmronFins

conn = OmronFins("192.168.250.1", port=9600)
conn.destination_node = 1  # Node ID du NJ/NX configuré dans Sysmac

# Lecture de D100 (FINS address)
value = conn.read("D100", dtype="int16")
print(f"D100 = {value}")

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3. Configuration EtherCAT

3.1 Règles de topologie EtherCAT

1. Topologie en ligne (daisy-chain) : Chaque esclave se connecte au précédent. C'est la topologie recommandée.
2. Distance max : 100 m entre deux nœuds (câble Ethernet standard CAT5e/CAT6).
3. Nombre max d'esclaves : Jusqu'à 192 esclaves par maître EtherCAT NJ/NX.
4. Adresses de nœud : Configurées via les switchs rotatifs sur les esclaves NX.
5. Tâche synchrone : La logique de mouvement (MC blocks) DOIT s'exécuter dans la tâche synchrone primaire (Primary Periodic Task).

3.2 Réglages de temps de tâche

Configuration	Période	Usage typique
Primaire (Primary)	0.5–4 ms	Logique de mouvement, régulation
Secondaire (Secondary)	5–50 ms	Logique machine, communication MES
Tâche d'initialisation	—	Code exécuté au démarrage

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Pièges Courants (Common Pitfalls)

1. Dépassement du temps de tâche EtherCAT (Task Period Exceeded) :

   • Erreur : Configurer trop d'esclaves EtherCAT ou une logique de mouvement trop lourde pour un temps de cycle défini trop court (ex: tâche primaire réglée à 500 µs), provoquant un défaut de « Task Period Exceeded » et l'arrêt d'urgence du contrôleur (ER 0x4350).
   • Correction : Augmenter la période de la tâche primaire (ex: passer de 1 ms à 2 ms) ou déporter la logique non critique dans une tâche périodique secondaire de priorité inférieure. Utiliser le moniteur de performance dans Sysmac Studio pour identifier les blocs consommateurs.

2. Incompatibilité de version de firmware (SD Memory Card Backup) :

   • Erreur : Tenter de restaurer un projet Sysmac Studio compilé pour une version spécifique de CPU (ex: v1.40) sur un contrôleur physique possédant une version de firmware inférieure (ex: v1.12). La CPU refuse de démarrer.
   • Correction : Mettre à jour le firmware physique du contrôleur (via carte SD Omron) ou modifier la version cible du projet dans les paramètres du contrôleur sous Sysmac Studio avant de télécharger.

3. Mauvaise gestion des adresses FINS allouées (AT) :

   • Erreur : Associer deux variables différentes à la même adresse AT, ou oublier de déclarer une variable dans Memory Settings. Le contrôleur ne signale pas toujours l'erreur au téléchargement.
   • Correction : Vérifier soigneusement la table d'allocation AT dans Sysmac Studio. Utiliser des commentaires pour documenter chaque correspondance.

4. Absence de terminaison EtherCAT :

   • Erreur : Ne pas configurer le dernier esclave EtherCAT en mode « Terminated » (le switch DIP ou le logiciel). Le maître détecte une topologie ouverte et refuse de passer en RUN.
   • Correction : Configurer le dernier nœud EtherCAT avec le flag de terminaison (via les paramètres EtherCAT de l'esclave dans Sysmac Studio).

5. Confusion entre déplacement relatif et absolu (MC Blocks) :

   • Erreur : Utiliser MC_MoveAbsolute quand la position cible dépend de la position courante (il faut MC_MoveRelative). L'axe se positionne toujours au même point absolu, quel que soit son point de départ.
   • Correction : Bien différencier :
     • MC_MoveAbsolute : Position absolue dans le repère machine (ex: 150.0 mm).

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Liste de vérification (Checklist)

• Toutes les variables utilisées dans le code ST sont déclarées avec des types de données appropriés dans la table des variables Sysmac Studio.
• Le réseau EtherCAT est configuré sans erreur de topologie (chaque esclave correspond à l'adresse configurée).
• Le dernier esclave EtherCAT est configuré avec la terminaison active.
• Si le protocole FINS est requis, les variables globales ont été associées à des zones mémoire AT (ex: %D100).
• Les blocs MC (Motion Control) sont bien exécutés dans la tâche synchrone primaire (Primary Periodic Task).
• Les serveurs EtherNet/IP (CIP) sont activés dans les paramètres du contrôleur pour la communication SCADA.
• Le temps de cycle EtherCAT ne dépasse pas 80% de la période configurée.
• Les variables de diagnostic (ErrorID, ErrorIDEx) des blocs MC sont systématiquement vérifiées.
• Les versions de firmware du contrôleur et du projet Sysmac Studio correspondent.