Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Publikacja zgłoszona do 🎁 Konkursu iAutomatyka

Komunikacja Sinamic G120 ze sterownikiem PLC w TIA Portal

772 wyświetleń, autor: Tob.

Artykuł przedstawia w jaki sposób skonfigurować połączenie napędu Sinamic G ze sterownikiem Simatic w środowisku TIA Portal. Do komunikacji między urządzeniami zostanie wykorzystana sieć PROFINET IO. Zostanie także pokazane w jaki sposób napisać własne funkcje, za pomocą których można sterować pracą napędu z poziomu programu sterownika PLC.

Charakterystyka napędów Sinamics G

Napędy Sinamic G posiadają następujące funkcje:

  • sterowanie za pomocą panela, fizycznych wejść/wyjść, komunikacji z systemem sterowania (Profinet, Profibus, Modbus RTU);
  • sterowanie napędem – V/f, sterowanie wektorowe (z lub bez enkodera), sterowanie momentem;
  • funkcje technologiczne – start w locie, sterowanie hamulcem, automatyczny restart, funkcje pozycjonowania, omijania prędkości, regulator PID;
  • wbudowane funkcje bezpieczeństwa (np. STO, SS1, SBC);

Sinamics G posiada kilka jednostek sterujących i nie wszystkie posiadają wymienione powyżej funkcje. Pod wymagane zastosowanie należy dobrać odpowiednią jednostkę. Na etapie wyboru jednostki należy także wybrać odpowiedni protokół komunikacyjny jaki będzie wykorzystywany do komunikacji ze sterownikiem PLC.

Zestaw testowy

Zestaw urządzeń do testów składa się z następujących urządzeń:

  • sterownik Simatic S7-1500 IO-Controller;
  • napęd Sinamic G120;
  • switch Scalance X200;
  • komputer z zainstalowanym oprogramowaniem TIA Portal.

Połączenie urządzeń jest przedstawione na rysunku poniżej.

Konfiguracja napędu w środowisku TIA Portal

Do konfiguracji napędu w środowisku TIA Portal, wymagane jest doinstalowanie do środowiska TIA Portal oprogramowania Startdrive. Konfiguracja napędu Sinamics przebiega w sposób podobny do konfiguracji sterownika PLC. Najpierw konfiguruje się jednostkę centralną, potem moduł mocy.

Jeśli jednostka sterująca posiada interfejs PROFINET to należy wprowadzić podstawowe parametry sieciowe modułu (nazwa PROFINET, IP, brama domyślna itp.).

W widoku Network view należy połączyć sterownik PLC z napędem Sinamic (drag & drop). Po podłączeniu pojawi się nazwa sterownika przy napędzie (urządzenie będzie sterowane przez dany sterownik).

Tak stworzoną konfigurację należy przesłać do sterownika PLC.

Konfigurację należy również przesłać do Sinamica. Dodatkowo pojawi się okno z opcją zapamiętania konfiguracji w pamięci EEROM – domyślnie Enable [4] (jeśli opcja zostanie deaktywowana to konfiguracja będzie jedynie zapisana w pamięci RAM, więc po zdjęciu napięcia przesłane ustawienia zostaną utracone).

Po wgraniu konfiguracji do urządzeń można włączyć pogląd online- sprawdzić czy na danym urządzeniu nie ma błędów.

Konfiguracja napędu w środowisku TIA Portal – funkcja upload

Jeśli napęd Sinamic jest już podłączony do sieci, to można jego konfigurację pobrać z urządzenia funkcją Upload (bardzo „wygodna” funkcjonalność, ponieważ nie trzeba odczytywać numerów zamówieniowych urządzenia, tak jak w przypadku konfiguracji offline napędu).

W nowo otwartym oknie, po naciśnięciu przycisku Start search [1], powinny pojawić się wszystkie dostępne urządzenia w sieci. Na liście pojawi się napęd, z którego należy pobrać konfigurację [2] – można sprawdzić połączenie z prawidłowo wybranym urządzeniem przez sygnalizację diodami LED [3]. Następnie można pobrać konfigurację napędu do projektu – przycisk Upload [4].

Reklama: Przedsprzedaż trwa tylko kilka dni!

Zmiana nazwy PROFINET napędu w środowisku TIA Portal

Jeśli będzie konieczne, to można prowadzić zmiany w konfiguracji napędu – zmienić nazwę urządzenia w sieci PROFINET. W tym celu należy zaznaczyć urządzenie w widoku Network view i menu kontekstowego wybrać Assign device name.

W  nowym oknie należy:

  • wprowadzić nową nazwę urządzenia PROFINET device name [1];
  • wyszukać dane urządzenie Update list [2];
  • po naciśnięciu przycisku Assign name [3] zostanie nadana nowa nazwa dla wybranego urządzenia.

Parametryzacja napędu w środowisku TIA Portal

Następnym krokiem jest sparametryzowanie napędu Sinamic do pracy z podłączonym silnikiem i sterownikiem PLC. Można to zrobić za pomocą wizarda (Commissioning Wizard [2]).

W parametryzacji należy określić źródło sygnałów sterujących pracą napęd – tutaj został wybrany sterownik PLC, natomiast główne parametry są zapisane w napędzie.

W dalszej części konfiguracji należy wybrać telegram, który określa jakie sygnały będą wymieniane między napędem a sterownikiem PLC. W tym przykładzie został wybrany najprostszy Standard telegram 1- PZD-2/2 (2 słowa odczytu i 2 słowa sterujące).

Dalsze kroki konfiguracji, dotyczą zastosowania napędu w danej aplikacji:

  • parametry silnika z tabliczki znamionowej;
  • zastosowanie dławików lub filtrów przeciwzakłóceniowych;
  • sposób podłączenia uzwojeń (gwiazda lub trójkąt);
  • zamontowanie czujników temperatury uzwojeń;
  • zastosowanie hamulca.
  • parametryzacja rampy uruchomienia, zatrzymania, rampy szybkiego zatrzymania, ograniczenia prądowego, maksymalnej prędkości i prędkości referencyjnej;
  • identyfikacja napędu przy pierwszym uruchomieniu itp.

Więcej informacji o przemiennikach częstotliwości w wywiadzie iAutomatyka z Dawidem:

Wymiana danych – Standard Telegram 1

W konfiguracji napędu został wybrany Standard Telegram 1, PZD2/2 – jest to najprostszy format wymiany danych między urządzeniami.

Oprogramowanie TIA Portal udostępnia podstawowe informacje dotyczące skonfigurowanej komunikacji.

  • adresy wejść, wyjść;
  • ilość przesyłanych danych;
  • identyfikator sprzętowy połączenia.

Send (Actual value) – dane wysyłane przez napęd i czytane przez sterownik PLC – w tym oknie można odczytać jaki adres został przydzielony sterownikowi do odczytu danych z napędu – w przykładzie poniżej Start address – I256 (adres można zmienić) o długości 2 words (Length). Hardware identifier jest używany przez funkcje sterowania z biblioteki TIA Portal.

Receive (Setpoint) – dane odbierane przez napęd, wysyłane przez sterownik PLC – rejestr w sterowniku przydzielony do sterownia napędem zaczyna się od adresu Q256, długość ramki 2 wordy.

Sterowanie napędem – dane Receive Standard Telegram 1

Format Standard Telegram 1 PZD2/2- składa się z dwóch słów PZD przeznaczonych do sterowania napędem:

  • PZD1– słowo sterujące STW1, w sterowniku obszar QW256 (wpisanie odpowiedniej wartości słowa sterującego spowoduje uruchomienie napędu);
  • PZD2 – wartość zadana NSOLL_A, obszar w sterowniku QW258;

W parametrach napędu można naleźć rozpisane bity słowa sterującego – STW1. Na postawie tej informacji można dowiedzieć się jakie bity należy ustawić aby uruchomić lub zatrzymać napęd.

  • Uruchomienie napędu w przód – słowo sterujące –  010001111111B  (47F HEX).
  • Uruchomienie napędu w tył – słowo sterujące– 110001111111B (C7F HEX).
  • Zatrzymanie napędu z rampą OFF1 – słowo sterujące- 010001111110B (47E HEX).
  • Zatrzymanie napędu wybiegiem OFF2 – słowo sterujące- 010001111101B (47D HEX).
  • Zatrzymanie napędu rampą – OFF3 – słowo sterujące- 010001111011B (47B HEX ).
  • Akceptacja błędów – zbocze narastające bit 7.

Aktualną prędkość zadaje się przez wpisanie do parametru NSOLL_A liczby z zakresu 0-4000 HEX. W sterowniku odpowiada to wpisanie wartości zdanej prędkości do słowa sterującego PZD2 – QW258.

Odczyt danych z napędu – dane Send Standard Telegram 1

Format Standard Telegram 1, PZD2/2 – składa się z dwóch słów PZD przeznaczonych do odczytu stanu i wysterowania napędu:

  • PZD1 – słowo sterujące ZSW1, w sterowniku obszar IW256;
  • PZD2 – słowo sterujące NIST_A, w sterowniku obszar IW258;

W parametrach napędu można naleźć rozpisane bity słowa statusu – ZSW1.

  • Bit 0 – napęd gotowy do załączenia, stan 1 gdy wszystkie zezwolenia aktywne np. słowo sterujące STW- 47E HEX;
  • Bit 1 – napęd pracuje, wał silnika w ruchu;
  • Bit 2 – napęd załączony, 1 – wydany rozkaz na załączenie, 0 – napęd nie pracuje lub wydany rozkaz na zatrzymanie;
  • Bit 3 – zgłoszenie przez napęd błędu itd.

Aktualną prędkość można odczytać za pomocą parametru NIST_A – liczby z zakresu 0-4000 HEX. W sterowniku odpowiada to odczyt aktualnej prędkości PZD2 – IW258.

Testowanie wymiany danych – odczyt online parametrów

Zaletą konfiguracji napędu w środowisku TIA Portal i integracją z programem sterownika jest możliwość poglądu online parametrów urządzenia. Można podejrzeć online także słowa sterujące, słowo statusu, wartości zadane, parametry napędu. Jest to bardzo przydatne gdy występują problemy w pierwszym uruchomieniu komunikacji. Od razu można stwierdzić czy prawidłowo jest wysyłane słowo sterujące i wartość zdana prędkości.

Testowanie wymiany danych

Mając tak skonfigurowany i załadowany program do sterownika i napędu, należy przetestować wymianę danych między urządzeniami np. czy po wpisaniu słowa sterującego napęd się uruchomi z zadaną prędkością. Można to zrobić za pomocą Watch and force tables. W tabeli należy umieścić rejestry sterownika, które służą do wymiany danych z napędem. Odczyt i zapis parametrów przeprowadza się w trybie online sterownika.

Poniżej zrzuty z tabeli w trybie online, wykonane podczas testowania komunikacji między urządzeniami.

Reklama: Przedsprzedaż trwa tylko kilka dni!

1. Załączenie napędu z zadaną prędkością – połowa prędkości maksymalnej.

2. Załączenie napędu w trybie online z zadaną prędkością – prędkość maksymalna (wartość QW258-4000HEX).

3. Załączenie napędu do tyłu z zadaną prędkością – prędkość maksymalna.

4. Zatrzymanie napędu – rampa OFF1

5. Zatrzymanie napędu – OFF2 – wybieg

6. Zatrzymanie napędu – rampa OFF3

7. Akceptacja awarii

Program

Na postawie przeprowadzonych testów można napisać funkcję, która będzie sterować pracą napędu.

Wywołanie funkcji.

Testy online funkcji

1. Załączenie napędu, wartość zadana – połowa maksymalnej.

2. Załączenie napędu, wartość zdana – prędkość maksymalna.

3. Wyłączenie napędu – OFF2 – brak gotowości.

4. Wyłączenie napędu – OFF3 – brak gotowości.

5. Błąd napędu i akceptacja awarii.

Reklama: Przedsprzedaż trwa tylko kilka dni!

Wymiana danych – Siemens telegram 354 PZD-6/6, PKW-4/4

Często wymagany jest odczyt większej liczby parametrów z napędu. W takiej sytuacji należy użyć telegramu z większą ilością danych- np. Siemens telegram 354 – 6 słów do zapisu i 6 słów do odczytu. Dodatkowo telegram posiada obszar PKW służący do zapisu lub odczytu parametrów falownika.

Poniżej szczegóły komunikacji między urządzeniami- adresy wejść i wyjść sterownika PLC służące do wymiany  danych z napędem.

Send (Actual value) – dane wysyłane przez napęd i czytane przez sterownik PLC.

Receive (Setpoint) – dane odbierane przez napęd i wysyłane przez sterownik PLC.

Testowanie wymiany danych

Podobnie jak dla poprzedniego telegramu, należy przetestować wymianę danych między urządzeniami za pomocą Watch and force tables. Zmianie ulegną adresy służące do sterowania i odczytu statusu napędu, ponieważ na początku telegramu znajdują się 4 bajty wejść i 4 bajty wyjść obszaru PKW.

Słowo sterujące STW1 zaczyna się od adresu QW264, wartość zadana prędkości QW266.

Odczyt statusu ZSW1- IW264, odczyt wysterowania IW266, prąd IW268, moment IW270, ostrzeżenia IW272, alarmy IW274.

Program

Poprzedni program został zmodyfikowany:

  • rozszerzony obszar odczytu parametrów;
  • przesunięcie obszaru odczytu i zapisu.

Testy online funkcji

1. Załączenie napędu, wartość zadana- połowa maksymalnej

2. Załączenie napędu, wartość zdana- prędkość maksymalna

3. Wyłączenie napędu

Powyższy program służy do załączania i wyłączania napędu oraz odczytu najważniejszych parametrów. Można oczywiście go rozbudować o dalsze funkcje m.in. szczegółową diagnostykę urządzenia na podstawie odczytanych informacji z parametrów WARN_CODE i FAULT_CODE.

Obszar PKW

W dokumentacji Sinamica można odszukać znaczenie poszczególnych słów obszaru PKW.

Odczyt i zapis parametrów można przetestować za pomocą Watch and force tables.

Przykład 1- odczyt parametru p1135

Zapytanie i odpowiedź odczytu parametru p1135 (OFF3)

Test w tabeli watch.

Przykład 2- zapis parametru p1135 – zmiana wartości rampy OFF3 z 10.0sek na 20.0sek.

Żądanie zapisu i odpowiedź zapisu parametru p1135 (OFF3)

Test w tabeli watch.

Można również napisać program, który będzie realizował zapis lub odczyt wybranego parametru.

Funkcje biblioteczne i konfiguracja osi napędowych

Oprócz własnych funkcji i programów, można wykorzystać wbudowane mechanizmy sterowania napędami. W programie TIA Portal jest udostępniona biblioteka, dzięki której można wstawić gotowy blok programowy przeznaczony do sterowania pracą napędów.

Oś napędowa

Poniżej w dużym skrócie zostanie pokazane jak skonfigurować oś i jakie bloki programowe dodać aby ją uruchomić z poziomu sterownika PLC. Szczegółowy opis wszystkich funkcji, ustawień i diagnostyki jest materiałem na oddzielny artykuł.

Środowisko TIA Portal daje możliwość skonfigurowania osi napędowej i użycie bardziej zaawansowanych funkcji do sterowania napędem. Przed zmianami w programie należy ponownie przeprowadzić konfigurację napędu- zmiany prędkości osi będą kontrolowane przez sterownik PLC. Do komunikacji między urządzeniami, ponowie został wybrany Standard telegram 1.

Przed wgraniem nowej konfiguracji najlepiej przywrócić ustawienia fabryczne napędu.

Konfiguracja osi napędowej w sterowniku :

  • wybór aplikacji (sterowanie prędkością, pozycjonowanie, synchronizacja itp.);
  • powiązanie napędu z osią;
  • wybór telegramu;
  • wybór przekładni mechanicznych itp.

Program sterujący pracą osi składa się z kilu bloków programowych:

  • blok załączenie napędu;
  • blok sterowania prędkością napędu;
  • blok wyłączenia napędu;
  • blok resetu błędów.

Przed zastosowaniem bloków do sterowania osią, należy zapoznać się z ich opisem (pomoc programu TIA Portal).

Pogląd online programu sterowania osią.

Bloki programowe sterowania posiadają bardzo rozbudowaną diagnostykę parametrów mających wpływ na pracę osi.

Podsumowanie

W artykule został przedstawiono w jaki sposób można połączyć sterownik PLC z napędem Sinamic G120. Do połączenia urządzeń wykorzystano PROFINET IO, ponieważ jest on coraz częściej stosowany w nowoczesnych systemach sterowania (wszystkie przedstawione funkcje również będą działały popranie w sieci PROFIBUS, ponieważ do komunikacji wykorzystywane są takie same telegramy i obszary wejść/wyjść). Do wykonania połącznia komunikacyjnego wymagana jest podstawowa wiedza w jaki sposób jest zorganizowana wymiana danych, co zostało przedstawione w artykule. Nawiązanie połączenia i uruchomienie napędu z poziomu programu sterownika PLC, to tak naprawdę początek do dalszych testów. Można w dalszej kolejności modyfikować ustawienia napędu i wymyślać różne, bardziej skomplikowane sposoby sterowania. Posiadając jednostkę sterująca oferującą tryb pozycjonowania w połączeniu z enkoderem, daje możliwość realizacji ciekawych i jednocześnie zaawansowanych sterowań.

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Luty 2020. Nagrodę Zestaw precyzyjnych wkrętaków + zestaw gadżetów  dostarcza ambasador konkursu, firma RELPOL.

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.
17 lutego 2020 / Kategoria: , ,

Reklama

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

TwinCAT 3 Lighting Solution: uniwersalne narzędzie do sterowania oświetleniem

TwinCAT 3 Lighting Solution: uniwersalne narzędzie do sterowania oświetleniem

>KLIKNIJ<

Pomóż zaprojektować respirator ostatniej szansy z drukarki 3D i ratuj życia

Pomóż zaprojektować respirator ostatniej szansy z drukarki 3D i ratuj życia

>KLIKNIJ<

KONKURS IAUTOMATYKA KWIECIEŃ 2020

KONKURS IAUTOMATYKA KWIECIEŃ 2020

>KLIKNIJ<

Miraizukuri, czyli budujemy przyszłość…

Miraizukuri, czyli budujemy przyszłość…

>KLIKNIJ<

Wysyłanie wiadomości email w sterowniku PLC | Kurs programowania PLC od podstaw | odc.19

Wysyłanie wiadomości email w sterowniku PLC | Kurs programowania PLC od podstaw | odc.19

>KLIKNIJ<

Rozwój automatyki przemysłowej w Polsce

Rozwój automatyki przemysłowej w Polsce

>KLIKNIJ<

Trzy w jednym: kompletny serwonapęd umożliwia rezygnację z szafy sterowniczej

Trzy w jednym: kompletny serwonapęd umożliwia rezygnację z szafy sterowniczej

>KLIKNIJ<

Regulator PID w środowisku Codesys

Regulator PID w środowisku Codesys

>KLIKNIJ<

Kopia zapasowa pamięci robota na przykładzie jednostki FANUC

Kopia zapasowa pamięci robota na przykładzie jednostki FANUC

>KLIKNIJ<

Jak w 3 krokach wdrożyć prosty system sterowania ogrzewaniem i oświetleniem hali produkcyjnej? Cz. 1

Jak w 3 krokach wdrożyć prosty system sterowania ogrzewaniem i oświetleniem hali produkcyjnej? Cz. 1

>KLIKNIJ<

Jednoparowy Ethernet – oszczędność czasu i środków finansowych

Jednoparowy Ethernet – oszczędność czasu i środków finansowych

>KLIKNIJ<

Jak powstają REGAŁY MAGAZYNOWE? – Fabryki w Polsce

Jak powstają REGAŁY MAGAZYNOWE? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

Analiza metod pomiarowych urządzeń do magazynowania energii

Analiza metod pomiarowych urządzeń do magazynowania energii

>KLIKNIJ<

Komunikacja sterownika IFM z podwoziem – Protokół J1939

Komunikacja sterownika IFM z podwoziem – Protokół J1939

>KLIKNIJ<

WAGO i Docker – zastosowanie popularnych narzędzi IT na polu profesjonalnej automatyki przemysłowej

WAGO i Docker – zastosowanie popularnych narzędzi IT na polu profesjonalnej automatyki przemysłowej

>KLIKNIJ<

5 porad, jak odnieść sukces w branży automatyki przemysłowej na przykładzie firmy MPL Techma

5 porad, jak odnieść sukces w branży automatyki przemysłowej na przykładzie firmy MPL Techma

>KLIKNIJ<

Webinarium DrivePro® Remote Monitoring firmy Danfoss

Webinarium DrivePro® Remote Monitoring firmy Danfoss

>KLIKNIJ<

Znaczenie traceability (identyfikowalność) w erze gospodarki globalnej i Przemysłu 4.0

Znaczenie traceability (identyfikowalność) w erze gospodarki globalnej i Przemysłu 4.0

>KLIKNIJ<

Koncepcje programowania sekwencyjnego w sterownikach PLC

Koncepcje programowania sekwencyjnego w sterownikach PLC

>KLIKNIJ<

Jak działa myjnia przemysłowa? – Fabryki w Polsce EXTRA

Jak działa myjnia przemysłowa? – Fabryki w Polsce EXTRA





MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ




KATEGORIE ARTYKUŁÓW
POLECANE ARTYKUŁY
Wydarzenia