Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S7-1200

Transkrypt

1 SIMATIC S w przykładach SIMATIC S w przykładach Wydanie 1 Egzemplarz bezpłatny Przykłady i Aplikacje

2 Przykład 5 Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S7-1200

3 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Realizowane zadanie 1.1. Środowisko sprzętowe Dwa silniki asynchroniczne, każdy z nich podłączony do falownika SINAMICS G110, mają być kontrolowane przez sterownik S (CPU1211C) za pośrednictwem modułu komunikacyjnego CM1241 (RS485). Komunikacja pomiędzy sterownikiem i falownikiem odbywa się przy pomocy protokołu USS. Panel dotykowy KTP600, który jest podłączony do sterownika S za pośrednictwem sieci Ethernet służy do obsługi i wizualizacji. STEP Basic jest używany, jako narzędzie konfiguracyjne programu kontroli i HMI. Rys Sterowanie silnikami odbywa się poprzez zadawanie prędkości. Dopuszczalna nastawa to od 0 do 100%. Jest możliwa zmiana kierunku obrotów silnika oraz pokwitowanie wystąpienia ewentualnych błędów w napędach. Odczyt i zmiana parametrów falownika za pośrednictwem protokołu USS ma być możliwa w trakcie pracy. Rzeczywista prędkość ma być wyświetlana razem ze stanem napędu. 172

4 1. Realizowane zadanie 1.2. Wymagane komponenty Tab Komponenty Nr Element Liczba MLFB/numer zamówienia Uwagi 1. Zasilacz PM EP1332-1SH71 2. Moduł komunikacyjny CM ES7241-1CH30-0XB0 RS S CPU1211C 1 6ES7211-1AD30-0XB0 DC/DC/DC 4. KTP600 Basic Panel (color, PN) 1 6AV6647-0AD11-3AX0 Opcjonalne 5. SINAMICS G W bez Przynajmniej 1 6SL3211-0AB11-2UB1 filtrów 6. BOP Przynajmniej 1 6SL3255-0AA00-4BA biegunowy silnik asynchroniczny na aluminiowym stelażu, 120 W Przynajmniej 1 1LA7060-4AB10 UWAGA Przykładowy program zbudowany jest z dwóch węzłów USS, prezentując jednak strukturę dla większej liczby węzłów. Istnieje możliwość pokazania pełnej funkcjonalności systemu wykorzystując jedynie jeden węzeł fizyczny, składający się z co najmniej jednego falownika z silnikiem. Panel KTP600 również nie jest wymagany. Program STEP7 PC Basic Runtime może być wykorzystany do symulacji interfejsu użytkownika. Tab Akcesoria Nr Element Liczba MLFB/numer zamówienia Uwagi 8. Kabel Profibus 1 6XV1830-0EH10 9. Złącze Profibus z portem PG 1 6ES7972-0BB12-0XA0 10. Adapter do montażu falownika FS Przynajmniej 1 6SL3261-1BA00-0AA0 Opcjonalne A SINAMICS na szynie DIN 11. Filtr dla niskich prądów upływu Przynajmniej 1 6SE6400-2FL01-0AB0 Opcjonalne 12. Dławik komutacyjny Przynajmniej 1 6SE6400-3CC00-4AB3 Opcjonalne 13. Kabel Ethernet pomiędzy KTP600, S CPU i PC 2 6XV1870-3QH20 UWAGA Przedstawiona konfiguracja jest przeznaczona do zastosowań przemysłowych. W przemyśle sieci zasilające używane są najczęściej jedynie do zasilania maszyn, dlatego nie jest konieczne stosowanie specjalnych filtrów/dławików dla prądów upływu. Jeśli powyższa konfiguracja jest używana w sieciach newralgicznych (na przykład, z komputerami w tej samej sieci), zaleca się stosowanie filtrów lub dławików. Aby uzyskać więcej informacji o SINAMICS G110, skorzystaj z tego linku:

5 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Tab Oprogramowanie Nr Element Liczba MLFB/numer zamówienia Uwagi 14. STEP Basic V ES AA00-0YA0 Tab Akcesoria Nr Element Liczba MLFB/numer zamówienia Uwagi 15. G120 SINAMICS Przynajmniej 1 6SL3214-3AE13-7UB V AC kompaktowy 0,37 kw bez filtra, zawiera PM240, CU240E i BOP; wariant USS, rozmiar FS A 16. SINAMICS S110 zawiera PM340 Power Module CU305DP Control Unit/ Przynajmniej 1 6SL3210-1SB12-3UA0 6SL3040-0JA00-0AA0 Wariant USS dla firmware v4.3 i wyższego 17. SINAMICS S110 MMC z firmware v4.3 i licencją Przynajmniej 1 6SL3054-4ED00-0AA0 Opcjonalne 18. STARTER Commisioning Tool na DVD 1 6SL3072-0AA00-0AG0 Wersja lub wyższa dla firmware v4.3 UWAGA Aby uzyskać więcej informacji o SINAMICS G120, skorzystaj z tego linku: Więcej informacji na temat SINAMICS S110: Możesz także pobrać aktualną wersję programu w wersji STARTER: 174

6 2. Realizacja zadania 2. Realizacja zadania 2.1. Schemat połączeń Rys Okablowanie UWAGA 4-biegunowe silniki asynchroniczne z uzwojeniami 400 V/230 V gwiazda/trójkąt muszą być podłączone do falownika w trójkąt (?230 V). 175

7 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Rys Podłączenie magistrali komunikacyjnej Co należy zrobić, aby uniknąć zakłóceń elektromagnetycznych: Upewnić się, że istnieje dobrze przewodzące połączenie pomiędzy falownikiem i (uziemioną) metalową płytą montażową. Upewnić się, że wszystkie urządzenia w szafie są uziemione za pomocą odpowiednio krótkich przewodów uziemiających o dużych przekrojach poprzecznych i są podłączone do wspólnego punktu uziemiającego lub szyny uziemiającej. Upewnić się, że moduł S CM, połączony z falownikiem, jest również podłączony do tego samego uziemienia lub punktu uziemiającego, co falownik, za pomocą krótkiego przewodu o dużym przekroju. Proszę używać ekranowanych przewodów sterujących, np. kabla Profibus SIEMENS, do zbudowania magistrali RS485. Proszę uziemić ekran przewodu po stronie falownika. Jeśli to możliwe, przewody sterujące muszą być położone oddzielnie od przewodów zasilających, w osobnych listwach. Krzyżowanie przewodów sterujących i zasilających powinno odbywać się pod kątem 90. Podłączyć przewód ochronny silnika do zacisku uziemiającego (PE) falownika. Końce przewodów muszą być prawidłowo zakończone, a przewody nieekranowane powinny być jak najkrótsze. Użyj przewodów ekranowanych dla połączeń mechanicznych i uziem ekran przewodu zarówno po stronie falownika, jak i silnika. 176

8 2. Realizacja zadania 2.2. Adresowanie napędów i zakończanie magistrali RS485 z użyciem protokołu USS Interfejs RS485 umożliwia transmisję danych przez 2-żyłowy przewód, przy użyciu protokołu USS i jednego modułu komunikacyjnego, od jednego master (na przykład procesor 1211C) do 16 slave (np. SINAMICS G110). Konieczne jest, aby każdy slave mógł być zidentyfikowany przez unikatowy adres z zakresu od 1 do 16. Protokół USS pozwala na występowanie tylko jednego master, któremu nie ma potrzeby nadawać adresu.aby uniknąć odbić na początku lub na końcu magistrali, mogących powodować zakłócenia przesyłu danych, magistrala musi być zakończona za pomocą rezystorów jak pokazano na rysunku 2.3. Rys W przykładowym projekcie, jak to pokazano na rysunku 2.3, zakończenie magistrali wykonano po stronie sterownika za pomocą złącza PROFIBUS i w ostatnim falowniku G110 SINAMICS w sieci poprzez załączenie obu odpowiednich mikroprzełączników znajdujących sie pod BOP. Rys

9 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Struktura protokołu USS Protokół USS został stworzony w celu wymiany danych procesowych pomiędzy centralnym sterownikiem i węzłami magistrali (dalej nazywanymi napędami) przy użyciu RS485. Każdy z napędów jest identyfikowany przez unikatowy adres magistrali. Pomimo, że PROFIBUS wykorzystuje tę samą technologię fizyczną RS485, PROFIBUS i protokół USS różnią się znacznie. Struktura telegramu jest następująca (rysunek 2.5): STX: tekst startu LGE: długość telegramu ADR: adres slave PKW: wartość parametru ID (PIV) PZD: dane procesowe BBC: blok kontrolny (suma kontrolna) Rys Część PZD służy do przesyłania poleceń sterujących i zadań do napędu. Napęd odpowiada przekazując informacje o statusie i wartościach rzeczywistych. Domyślnie, pierwsze słowo PZD zawiera słowo sterujące lub słowo statusu. Drugie słowo PZD zawiera główną wartość zadaną lub wartość rzeczywistą. Kolejne 6 słów (12 bajtów) może być wykorzystane w zależności od potrzeb. Długość PZD może wynosić od 2, 4, 6 do 8 słów. Długość PZD w napędzie i w sterowniku musi się zgadzać. Część PKW jest używana do odczytu lub zapisu w napędzie wartości poszczególnych parametrów, również w trakcie pracy napędu. PKW składa się z: PKE: ID parametru IND: indeks parametru PWE: wartość parametru Zarówno PKE jak i IND mają długość 1 słowa. Długość PWE może wahać się od 1 do 2 słów, w zależności od typu danych, który ma zostać zapisany/odczytany (word, double word, real). Całkowita długość PKW może być zmieniana dla większości napędów, ale w komunikacji z S musi być ustawiona na stałe na 4 słowa. Z tego względu część PWE musi mieć rozmiar 2 słów. UWAGA Aby uzyskać więcej informacji na temat protokołu USS, skorzystaj z poniższego linku: 178

10 2. Realizacja zadania 2.4. Komunikacja z napędami Komunikacja sterownika S z napędami za pośrednictwem modułu komunikacyjnego jest możliwa po wgraniu biblioteki dołączonej do oprogramowania STEP7 Basic. Komunikacja z USS_PORT Aby wysłać komendę ze sterownika do napędu koniecznie jest wykorzystanie funkcji kontrolującej komunikację pomiędzy CPU a napędem za pośrednictwem modułu komunikacyjnego PtP. Odbywa się to za pomocą bloku USS_PORT (rysunek 2.6). Rys Parametr Port bloku określa moduł komunikacyjny, za pomocą którego podłączone są napędy. Moduł komunikacyjny może obsługiwać maksymalnie 16 napędów. S może obsługiwać maksymalnie 3 moduły komunikacyjne, dzięki czemu można podłączyć do 48 napędów w 3 różnych sieciach. Rys Komunikacja z napędem odbywa się asynchronicznie, przy każdym wywołaniu bloku. Oznacza to, że w sterowniku S może zostać wykonanych kilka cykli 179

11 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S zanim wymiana danych z napędem zostanie zakończona. Z tego powodu blok USS_PORT wywoływany jest zwykle z przerwania OB z opóźnieniem z określoną zwłoką czasową. Zwłoka powinna odpowiadać czasowi niezbędnemu na przeprowadzenie wymiany danych z napędem. Blok może być także wywoływany cyklicznie, jednak nie spowoduje to zwiększenia liczby wymian. Jeśli wywołanie wystąpi, gdy blok jest już aktywny, zostanie zignorowane. Jeżeli czas trwania cyklu jest długi, odstęp pomiędzy wymianami zostanie przedłużony, co może prowadzić do błędów transmisji. W zależności od szybkości transmisji określany jest Worst Case Message Time (WCMT) dla każdej wymiany, czyli czas, który jest wymagany dla przeprowadzenia poprawnej wymiany w najgorszym przypadku. Czasy wymienione są w tabeli 2.1. Czas WCMT składa się z czasu wysyłania i odbierania telegramów oraz czasów oczekiwania (rysunek 2.8). Poszczególne części WCMT: Opóźnienie startu odnosi się do czasu, który musi upłynąć by master USS mógł wysłać żądanie (według wzoru: (2*11)/szybkość transmisji [bity na sekundę]). Czas telegramu master. Maksymalny czas reakcji (nie dłuższy niż 20 ms). Czas telegramu slave. Rys Biblioteka protokołu USS domyślnie powtarza próbę każdej wymiany dwukrotnie. Skutkuje to wprowadzeniem minimalnego opóźnienia wywołania bloku USS_ PORT, które można obliczyć według następującego wzoru: Minimalne opóźnienie wywołania USS_PORT [ms] = 2 WCMT Ponadto, należy upewnić się, że blok USS_PORT wywołany jest wcześniej niż limit czasowy dla napędu. Limit czasowy dla napędu jest to czas wymiany, podczas którego, z powodu błędów komunikacji, przeprowadzane są 3 próby zamknięcia wymiany. Poniższy wzór służy do obliczania limit czasowego napędu: Limit czasowy dla napędu [ms] = 3 powtórzenia Minimalne opóźnienie wywołania USS_PORT Jeśli w sieci znajduje się kilka napędów, limit czasowy napędu należy pomnożyć przez liczbę napędów w sieci. Limit czasowy napędu zostaje zwiększony: Limit czasowy dla napędu [ms] = (3 powtórzenia Minimalne opóźnienie wywołania USS_PORT) * liczba napędów w sieci 180

12 2. Realizacja zadania Tab Szybkość transmisji WCMT [ms] Minimalne opóźnienie wywołania USS_PORT [ms] Limit czasowy dla napędu [ms] , , , , , , , , Przykładowe obliczenia: W sieci znajdują się dwa napędy. Szybkość transmisji bodów. Minimalne opóźnienie wywołania USS_PORT = (2 28,02) = 37 ms Limit czasowy dla napędu = (3 37) 2 = 222 ms Wynik: Przerwanie OB z opóźnieniem, w którym to przerwaniu wywoływany jest blok USS_Port musi być skonfigurowane ze zwłoką przynajmniej 37 ms. Monitoring komunikacji napędu musi być ustawiony na co najmniej 222 ms, polecana jest wartość 230 ms. Przesyłanie danych procesowych do napędów z USS_DRV i jego odczyt Blok USS_DRV przeprowadza wymianę danych z napędami poprzez tworzenie telegramów żądania i oceny telegramów odpowiedzi. Do przechowywania danych służy blok danych. Dla każdego napędu w sieci należy użyć osobnego bloku USS_DRV. Do 16 bloków USS_DRV może korzystać z tego samego bloku danych. Po tym jak pierwszy blok USS_DRV zostanie dodany do STEP7 Basic Editor, blok danych jest tworzony automatycznie. Ten sam blok danych musi być przypisany do wszystkich innych bloków USS_DRV. Blok USS_DRV musi być wywoływany cyklicznie. Podczas wykonywania bloku po raz pierwszy, napęd określony przez parametr Drive w bloku danych zostaje zainicjowany. Blok USS_PORT może rozpocząć komunikację z danym napędem dopiero po tej inicjacji. Jest zatem niezbędne, aby wywołać blok USS_DRV przynajmniej raz dla każdego napędu. Jeśli numer napędu został zmieniony podczas pracy, blok danych musi być ponownie zainicjowany poprzez ustawienie sterownika w tryb STOP a następnie z powrotem w RUN. 181

13 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Rys Parametry bloku USS_DRV znajdujące się po lewej stronie są używane do konfiguracji słowa sterującego (RUN, OFF2, OFF3, F_ACK, DIR) oraz głównej wartości zadanej (SPEED_SP) dla przypisanego napędu. CTRL3 CTRL8 są słowami danych procesowych wysłanego telegramu, które mogą być swobodnie konfigurowane. Skonfigurowane parametry są przechowywane w buforze nadawania bloku danych. Słowa statusu (STATUS1) i wartości rzeczywistej (SPEED) napędu odczytywane są z bufora zawierającego poprzednią poprawną odpowiedź i wystawiane są na wyjściu bloku USS_DRV. STATUS3 STATUS8 są słowami danych procesowych telegramu odpowiedzi, które mogą być swobodnie konfigurowane. Bity RUN_EN, D_DIR, INHIBIT i FAULT są bitami pierwszego słowa statusu. Podczas wykonywania bloku USS_DRV nie następuje transmisja danych. Komunikacja z napędem rozpoczyna się dopiero po wykonaniu USS_PORT. Blok USS_DRV konfiguruje tylko telegramy do wysłania i ocenia dane, który został wcześniej odebrane przez USS_PORT (rysunek 2.10). 182

14 2. Realizacja zadania Rys Odczyt parametrów z USS_RPM Blok USS_RPM służy do odczytu parametrów z napędu. Wykorzystuje ten sam blok danych, który został przypisany do odpowiedniej sieci USS. Po wykryciu narastającego zbocza na wejściu REQ, bufor nadawczy bloku danych zostaje ustawiony zadanymi parametrami, w tym wartością indeksu parametru. Po tym jak USS_PORT zrealizował komunikację z napędem, wartość parametru jest przechowywana w buforze odpowiedzi bloku danych. USS_RPM podaje wartość na wyjściu VALUE i ustawia bit DONE. Typ danych na wyjściu VALUE musi odpowiadać typowi danych parametru w napędzie (word, double world, real). Rys

15 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Zapis parametrów z USS_WPM Blok USS_WPM jest używany do zapisu parametrów w napędzie i wykorzystuje ten sam blok danych, który wcześniej został przypisany do odpowiedniej sieci USS. Aby móc przeprowadzić zapis parametrów, w napędzie musi zostać włączone zezwolenie na zapis. Po wykryciu dodatniego zbocza na wejściu REQ, bufora nadawczy bloku danych zostaje ustawiony parametrem do zapisu, indeksem i wartością parametru. Po tym jak USS_PORT zrealizował komunikację z napędem, zostaje ustawiony bit DONE. Typ danych na wejściu VALUE musi odpowiadać typowi danych parametru w napędzie (word, double word, real). Wejście EEPROM określa, czy parametr ma być zapisany w pamięci RAM napędu czy też ma być na stałe zapisany w pamięci ROM. W przeciwieństwie do pamięci RAM, ROM jest nadal dostępny po ponownym uruchomieniu napędu. Rys UWAGA Nie używaj operacji zapisu EEPROM zbyt często. Utrzymuj liczbę operacji zapisu EEPROM na jak najniższym poziomie, aby przedłużyć żywotność pamięci EEPROM. 184

16 2. Realizacja zadania Ocena błędów komunikacji Błędy komunikacji są wystawiane tylko na wyjściach bloku USS_PORT, a nie na wyjściach USS_DRV. Wartości hex statusów błędów to 8180, 8184, 8187 lub 818B. Aby dowiedzieć się, z którego napędu pochodzi komunikat o błędzie, blok danych zawiera zmienną o nazwie USS_Extended_Error. Jeśli wystąpią błędy w komunikacji właśnie w tej zmiennej jest przechowywany adres uszkodzonego napędu. Ponieważ wiadomość o błędzie jest wystawiana na wyjście bloku USS_PORT tylko na czas trwania jednego cyklu, to musi być zapisana w momencie wystąpienia błędu (rysunek 2.13). Rys Ocena błędów zapisu/odczytu Ocena błędów zapisu/odczytu opiera się na tej samej zasadzie, co ocena błędów komunikacji. Komunikat o statusie wystawiany jest tylko na czas trwania jednego cyklu, dlatego musi być zapisany w momencie wystąpienia błędu. Jeśli status błędu wynosi 818C hex, rozszerzony kod błędu napędu jest przechowywany w zmiennej USS_Extended_Error bloku danych. Znaczenie kodu błędu zależy od wersji napędu i można je sprawdzić w instrukcji napędu. 185

17 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Konfiguracja 3.1. Instalacja i podłączanie sprzętu Tab L.p. Czynność Komentarz/Ilustracja 1 Zamontuj bezpiecznik zasilacz PM 1207 S CPU 1211C CM1241 falowniki na szynie DIN 2 Zamontuj silniki na odpowiednim podłożu 3 Podłącz sterownik do zasilania 24 V DC z PM 1207 Zobacz rysunek Podłącz falowniki do silników Zobacz rysunek Podłącz kabel PROFIBUS do S7-1200, CM1241 i falowników Zobacz rysunek Podłącz wszystkie zaciski uziemiające do uziemienia UWAGA Na tym etapie zakłada się, że niezbędne oprogramowanie zostało zainstalowane na Twoim komputerze i że umiesz je obsługiwać. OSTRZEŻENIE Przed zainstalowaniem i uruchomieniem falownika należy uważnie przeczytać wszystkie informacje dotyczące bezpieczeństwa i sposobu użytkowania urządzenia wymienione w instrukcji falownika. Upewnij się, że etykiety ostrzegawcze na urządzeniu są zawsze czytelne i nie są z niego usuwane. 186

18 3. Konfiguracja 3.2. Podłączanie S i PG/PC Tab L.p. Czynność Komentarz/Ilustracja 1 Użyj kabla Ethernet do podłączenia systemu komputerowego (PG/PC) do CPU S Otwórz połączenie sieciowe w panelu sterowania PG/PC 3 Otwórz właściwości połączenia sieciowego 4 Otwórz właściwości Internet Protocol (TCP/IP) 5 W zakładce General wybierz opcję Use the following IP address i ustaw adres: Adres IP: Maska: Zamknij wszystkie okna, potwierdzając przyciskiem OK 187

19 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Wgrywanie projektu do S CPU1211C Tab L.p. Czynność Komentarz/Ilustracja 1 Wypakuj plik nr 1 z archiwum w tabeli CE_x11_S7-1200_v1d0.zip Otwórz rozpakowany projekt *.ap10 programem STEP7 Basic W nawigacji projektu wybierz PLC_1 i otwórz konfigurację sterownika. 4 Sprawdź konfigurację urządzenia i, jeśli to koniecznie, dostosuj do niej sprzęt. 5 Wgraj projekt na CPU: Wybierz CPU, kliknij prawym przyciskiem myszy i wybierz opcję Download to device All. Po wgraniu ustaw CPU w tryb RUN. Moduły rozszerzeń Adres IP 188

20 3. Konfiguracja 3.4. Wgrywanie projektu do KTP600 Panel SIMATIC Tab L.p. Czynność Komentarz/Ilustracja 1 Podłącz KTP600 do napięcia zasilającego 24 V DC. Użyj kabla Ethernet do podłączenia systemu komputerowego (PG/PC) do KTP600 2 Po uruchomieniu sekwencji Bootloader naciśnij przycisk Transfer. Upewnij się, że adres IP ustawiony w panelu zgadza się z adresem IP przypisanym panelowi w projekcie. Panel operatorski jest teraz gotowy do wgrania projektu 3 W nawigacji projektu, kliknij prawym przyciskiem myszy na HMI_1 [KTP600] 4 Wybierz opcję Download to device All 5 Zaznacz kolumnę Action i kliknij na Download 6 Projekt HMI został wgrany. Panel jest uruchamiany automatycznie po zakończeniu operacji 7 Po tym jak projekt został poprawnie wgrany na S7-1200, użyj kabla Ethernet do podłączenia KTP600 do S CPU 1211C 3.5. Wykorzystanie PC Runtime zamiast panelu Poza możliwością zaprogramowania sterownika, program STEP Basic pozwala również na wizualizację projektu. Oprogramowanie obsługuje wszystkie obecnie dostępne urządzenia Basic Panel z interfejsem Ethernet. 189

21 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Jeśli panel nie jest dostępny, może być zasymulowany przez wbudowane środowisko PC Runtime. Dla wygodnego użytkowania projektu, projekt HMI został wykonany tak, by mógł być symulowany w PC Runtime. W celu przeprowadzenia symulacji postępuj według instrukcji: Tab L.p. Czynność Komentarz/Ilustracja 1 Przejdź do panelu sterowania urządzenia programującego i ustaw interfejs PG/PC w następujący sposób: Punkt dostępu: S7Online Interfejs: TCP/IP > Your network adapter 2 Wróć do projektu STEP7 Basic *.ap10 3 W nawigacji projektu, wybierz HMI_1 [KTP600]. Następnie kliknij na ikonę Start Runtime 190

22 3. Konfiguracja 3.6. Terminowanie magistrali RS485 za pomocą rezystorów Tab Nr Czynność Ilustracja 1. Usuń panel BOP z ostatniego falownika. Aby włączyć opornik terminujący ustaw mikroprzełączniki w następujący sposób: 50 Hz: 1 = OFF, 2 = ON, 3 = ON 60 Hz: 1 = ON 2 = ON, 3 = ON Zamontuj BOP z powrotem na falowniku 2. Aby włączyć opornik terminujący w sterowniku (pierwszy węzeł magistrali), należy ustawić przełącznik w pozycji ON 3.7. Konfiguracja falownika SINAMICS G110/G120 Tab Parametryzacja falownika pierwszego silnika (adres 1) Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Umieść BOP na falowniku SINAMICS G110/ G120, do którego ma być przypisany adres 1 2. Aby zmienić dowolny parametr wykonaj następujące czynności: Wybierz tryb parametryzacji: P Wybierz parametr przyciskiem: / Wybierz parametr: P Wybierz wartość przyciskiem: / Wprowadź wartość: P 191

23 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Tab cd. Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 3. Aby ustawić parametry ruchowe, ustaw: Funkcja Parametr Wartość Reset ustawień falownika do wartości fabrycznych P Start szybkiego uruchamiania P Sprawdź czy ustawienia parametrów odpowiadają pracy mikroprzełączników: Europa 50 Hz, moc w kw 1 P Napięcie znamionowe silnika P Moc znamionowa silnika P V Częstotliwość znamionowa silnika P0307 0,12 kw Znamionowa prędkość silnika P Hz Źródło (USS Common Source) P rev/min Źródło częstotliwości zadanej (USS Frequency source) P Minimalna częstotliwość silnika P Maksymalna częstotliwość silnika P Hz Czas przyspieszania (Ramp-up time) P Hz Czas zwalniania (Ramp-down) P s Koniec szybkiego uruchamiania P s Włącz tryb zaawansowany P Częstotliwość odniesienia P Szybkość transmisji danych: b/s P Hz Adres (slave) P USS PZD długość P USS PKW długość P Monitorowanie komunikacji: P Wartość 0 = bez monitoringu P ms Tworzenie kopii zapasowej danych w E 2 PROM P Aby wykonać kopię zapasową parametrów w BOP, wykonaj następujące czynności: Funkcja Parametr Wartość Włącz tryb zaawansowany P Włącz tryb parametryzacji P Transfer parametrów z G110 do BOP P Aby wyświetlić w trakcie pracy częstotliwość prądu, wybierz parametr P0000 i użyj przycisku P. 1 Te wartości są ustalone (z wyjątkiem wartości parametru 2) w zależności od pozycji mikroprzełącznika znajdującego sie z przodu G110 SINAMICS. Szczegółowe informacje na temat zależności P0100 i pozycji mikroprzełącznika, znajdują się w liście parametrów G110 SINAMICS. Wartość parametru i pozycja mikroprzełącznika muszą sobie odpowiadać dla wartość parametru 0 lub 1! 192

24 3. Konfiguracja Tab Parametryzacja falownika drugiego silnika (adres 2) Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 6. Usuń panel BOP z falownika w pierwszym napędzie i podłącz go do drugiego falownika SINAMICS G110/G Aby zmienić dowolny parametr wykonaj następujące czynności: Wybierz tryb parametryzacji: P Wybierz parametr przyciskiem: / Wybierz parametr: P Wybierz wartość przyciskiem: / Wprowadź wartość: P 8. Aby skonfigurować ustawienia drugiego falownika i ustawić adres, wykonaj następujące czynności: Funkcja Parametr Wartość Włącz tryb zaawansowany P003 3 Włącz tryb parametryzacji P Transfer parametrów z BOP G110 P Zmiana adresu na 2 P Zapisz dane w E 2 PROM P Aby wyświetlić w trakcie pracy częstotliwość prądu, wybierz parametr P0000 i użyj przycisku P. WAŻNE Sprawdź czy na falowniku G110 SINAMICS widoczna jest mrugająca lampka. Jeżeli jest niewidoczna, to SINAMICS G110 jest w trakcie pracy i konfiguracja nie jest możliwa. 193

25 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S SINAMICS S110 SINAMICS S110 można szybko i łatwo skonfigurować za pomocą programu STARTER Commissioning Tool. Wymagana jest jedynie podstawowa znajomość oprogramowania. Najprostszym silnikiem do konfiguracji będzie silnik z interfejsem DRIVE-CLiQ. Silniki asynchroniczne również można skonfigurować, potrzebne jednak będą charakterystyki silników oraz dobra znajomość sposobów optymalizacji ich pracy. Poniższy rozdział wyjaśnia jak skonfigurować S110 SINAMICS i protokół USS, tak, by można było przeprowadzić konfigurację przykładową. Ustawienia samego silnika nie są przedstawione, ponieważ zależą w dużej mierze od typu samego silnika. WAŻNE Na stronie internetowej firmy Siemens można znaleźć przykładowy projekt programu STARTER. Projekt został stworzony dla falownika S110 SINAMICS wyszczególnionego w liście elementów i silnika asynchronicznego 1LA W. Projekt jest tylko przykładem, ale może być również dostosowany do posiadanego przez użytkownika sprzętu. Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Otwórz program STARTER 2. Użyj kabla szeregowy nullmodem do podłączenia komputera do interfejsu RS232 falownika SINAMICS S Ustaw adres (1 lub 2) napędu za pomocą mikroprzełączników CU305DP. Następnie włącz napęd Połączenie jest również możliwe za pomocą interfejsu Profibus, wykorzystując specjalny adapter Profibus dla PC 4. Utwórz nowy projekt 194

26 3. Konfiguracja Tab cd. Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 5. Wprowadź nowy napęd z następującymi danymi: SINAMICS S110 U305 DP Wersja 4.3 Dostęp on-line: PPI 6. Dwukrotnie kliknij na Configure drive unit. 7. Przypisz nazwę utworzonemu obiektowi. Kliknij na Next 195

27 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Tab cd. Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 8. Zdefiniuj strukturę sterowania. Wybierz funkcję Extended setpoint channel. Kontrola prędkości z enkoderem lub bez enkodera w zależności od silnika. Kliknij na Next 9. Wybierz zasilanie, np. 6SL3210-1SB12-3Axx, 0,37 kw, 2,5 A, AC / AC Kliknij na Next 10. Wybierz silnik, na przykład z interfejsem DRIVE-CLiQ. Kliknij na Next 196

28 3. Konfiguracja Tab cd. Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 11. Wybierz opcję bez hamulca silnika. Kliknij na Next 12. Domyślnie wybrany jest Enkoder 1 (enkoder silnika). Kliknij na Next 13. Jako źródło wartości zadanej, wybierz Standard PROFIdrive Telegram 1 PZD2/2. Kliknij na Next, a następnie na Finish. Funkcja Extended setpoint channel jest teraz powiązana ze Standard Telegram. Generator funkcji Ramp (przyspieszania) jest standardowo ustawiony na 10 s. W zależności od typu silnika może być potrzebna identyfikacja i optymalizacja silnika 197

29 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Tab cd. Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 14. Wybierz: Your drive unit Communication Field bus. Wprowadź następujące wartości: Protokół magistrali: USS Prędkość transmisji: Obiekt PZD: Twój napęd (np.: SERVO) Długość PZD: 2 Obiekt PIV: Twój napęd (np.: SERVO) Długość PIV: Otwórz Expert List Control Unit W drzewie projektu, kliknij prawym przyciskiem myszy na Control Unit Expert Expert List 16. Wyszukaj parametr monitoringu komunikacji P2040 COMM_INT i ustaw go na 230 ms 17. Podłącz do systemu docelowego Limit czasowy dla napędu 18. Wgraj projekt do systemu docelowego i wybierz polecenie Copy from RAM to ROM 198

30 3. Konfiguracja 3.8. Obsługa aplikacji poprzez HMI Znaczenie klawiszy funkcyjnych Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Klawisz F1 zmienia aktywny napęd na napęd 1 Klawisz F2 zmienia aktywny napęd na napęd 2 Klawisz F3 zmienia na tryb zapisu/odczytu parametrów napędu 1 Klawisz F6 przełącza między językiem niemieckim i angielskim Zdejmowanie blokady uruchomienia i włączanie napędu Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Gdy napęd jest włączony, właściwie skonfigurowany i połączony sygnalizuje Drive ready. Nie ma błędów komunikacji USS 2. Aby wyłączyć blokadę uruchomienia, wejścia OFF2 i OFF3 bloku USS_DRV muszą być ustawione na TRUE. Wejście OFF1 musiało być uprzednio ustawione na FALSE. Jeśli OFF1 jest nadal ustawione, użyj OFF1 DIS, aby wyłączyć OFF1. Użyj OFF2 DIS i OFF3 DIS, aby wyłączyć OFF2 i OFF3. Komunikat o tym, że OFF2 i OFF3 są aktywne znika, tak samo jak blokada uruchomienia 3. Dopiero po spełnieniu tych warunków napędy mogą być indywidualnie włączane. Wybierz OFF 1 EN dla napędu, który chcesz włączyć. Napęd zasygnalizuje Drive running 199

31 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Określanie wartości prędkości i kierunku wirowania Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Dla zwiększenia wartości zadanej o 10%, należy użyć przycisku +. Dla zmniejszenia wartości zadanej o 10%, należy użyć przycisk. Aby wprowadzić własną wartość, skorzystaj z pola I/O i wprowadź nastawę pomiędzy 100 i 100. Jeśli chcesz zwiększyć wartość, należy użyć przycisku forward. Jeśli chcesz zmniejszyć wartość, użyj backward. 2. Niebieski wskaźnik po lewej stronie wyświetla zadaną nastawę. Niebieski wskaźnik po prawej stronie pokazuje rzeczywistą wartość prędkości. Komunikat o statusie wskazuje kierunek wirowania. Jeżeli wartość rzeczywista różni się od wartości zadanej, wyświetlany jest komunikat Difference S/A 3. Zależności pomiędzy bitem kierunku i wartością zadaną: Wartość zadana Kierunek zadany Kierunek obrotów Wartość> 0 0 (rev) Wstecz Wartość> 0 1 (fwd) Naprzód Wartość <0 0 (rev) Naprzód Wartość <0 1 (fwd) Wstecz 200

32 3. Konfiguracja Zatrzymywanie silnika, włączenie blokady uruchomienia napędu Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Istnieją trzy sposoby, aby zatrzymać silnik i włączyć blokadę: Skasować OFF1 silnik zwalnia zgodnie ze ustalonym w parametrze P1121 czasem hamowania, napęd wyłącza się. Ustawić OFF2 Napęd wyłącza się natychmiast, a silnik zwalnia ze względu na bezwładność. Ustawić OFF3 Silnik zwalnia zgodnie z ustalonym w parametrze P1135 czasem hamowania, napęd zostanie wyłączony 2. Aby zatrzymać silnik można również wprowadzić jako wartość prędkości 0. Spowoduje to zatrzymanie silnika, ale nie włączy blokady napędu. Używając przycisku STOP, prędkość 0 zostaje zadana dla wszystkich napędów. 201

33 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Wyświetlanie komunikatów o błędach, generowanie błędów Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Jeśli komunikat o błędzie jest aktywny, to zostaje zaprezentowany w oknie wiadomości oraz jako komunikat statusowy. Istnieje różnica między zwykłym ostrzeżeniem i wiadomością wymagającą pokwitowania. Ostrzeżenia są automatycznie ukrywane, gdy nie są już aktywne. Wiadomości wymagające pokwitowania są ukrywane wyłącznie po ich potwierdzeniu. Ostrzeżenia: Przeciążenie falownika Przeciążenie silnika Graniczny pobór prądu Blokada uruchomienia aktywna Błąd w bloku USS_DRV Wiadomości wymagające pokwitowania: Awaria 2. Napęd sygnalizuje awarię wyświetlając komunikat na ekranie BOP. Awaria może zostać pokwitowana przez naciśnięcie przycisku ACK fault. Komunikat o błędzie może zostać pokwitowany przez naciśnięcie! w oknie wiadomości 3. Do wygenerowania błędu, wystarczy, na przykład, na chwilę rozłączyć sterownik od napędu: Rozłącz napęd od modułu komunikacyjnego sterownika. Uaktywni się monitoring komunikacji napędu. Kod błędu F0072 pojawi się na wyświetlaczu BOP. Podłącz napęd do sterownika. Wyświetlany jest komunikat Fault active. Pokwituj otrzymanie komunikatu tak, jak opisano powyżej 4. Do dokładniejszego zapoznania się z aktywnymi błędami bloków USS_PORT, USS_DRV lub USS_RMP/WPM skorzystaj z Watch Table w programie STEP7 Basic. Znaczenia poszczególnych komunikatów o błędach napędu, należy szukać w SINAMICS G110 Manual Lista wartości statusów można znaleźć w S System Manual, rozdział

34 3. Konfiguracja Odczyt/zapis parametru Tab Krok Czynność Komentarz/Ilustracja 1. Aby pokazać sposób odczytu/zapisu parametrów dwa parametry napędu 1 zostały wybrane jako przykłady. Użyj klawisza funkcyjnego F3, aby przejść do ekranu Read/Write Parameter 2. Parametr Ramp-up time (P1120) jest typu zmiennej REAL. Można go odczytać za pomocą przycisku Read Ramp-up time. Wartość podawana jest w milisekundach. Aby zmienić parametr, wprowadź nową wartość z zakresu 1,0 i 50,0 w żółtym polu. Następnie wybierz Write ramp-up time. Aby przekonać się o zmianie parametru, wprowadź zadaną wartość prędkości i włącz napęd. W zależności od tego, jak ustawiłeś parametr, napęd osiągnie zadaną prędkość szybciej lub wolniej. Używając przycisku STOP, prędkość 0 zostaje zadana dla wszystkich napędów 3. Parametr Active fault (P947[0]) jest typu zmiennej WORD. Może być odczytany za pomocą przycisku Read active fault, ale nie może być zmieniany. Zawiera kod aktywnego błędu napędu (np. F0072) 203

35 Przykład 5. Zdecentralizowane sterowanie napędami SINAMICS G110 za pomocą protokołu USS przy wykorzystaniu sterownika SIMATIC S Programy przykładowe Przykłady kodu są związane z elementami fizycznymi wykorzystanymi w demonstracyjnej konfiguracji i pokazują ich zależności. Nie są to jednak rozwiązania mogące być wykorzystane w rzeczywistych aplikacjach. Pobierz Przykłady kodu dostępne są na stronie internetowej firmy Siemens. Tab Nazwa pliku CE_x11_S7-1200_v1d0.zip CE_x11_STARTER_S110_v1d0.zip Zawartość STEP 7 Basic Project dla S CPU1211C i KTP600. Przykład projektu STARTER dla SINAMICS S