Sinamics S110 / S120 Getting Started V4.0

Transcriptie

1 Sinamics S110 / S120 Getting Started V4.0 Remco Valentin Technisch Product Support Siemens NL 27 juni 2009 Laatste update: 1 oktober 2012 Matthijs Fransen

2 1. Inhoudsopgave 1. Inhoudsopgave Inleiding Algemeen Software Hardware Vermogensmodules Control Unit Bedrading Drive cliq kabels CF kaart Opslaan op CF kaart Kopiëren CF kaart Firmware update op CF kaart Sinamics S configuratie Verbinding aanmaken Verbinding maken via Profibus Verbinding maken via ethernet Fabrieks instellingen Sinamics S Inbedrijfname S Inbedrijfname S Handmatig aansturen van de as Control Panel Function generator Tracen Trace Time diagram Measurements As optimaliseren Automatische optimalisatie Speed controller optimaliseren Position control optimaliseren Basic positioner Mechanics Limits Range limitation Velocity Profile limitation Refereren Absolute encoder adjustment Homing Cam en encoder zero mark Encoder zero mark External zero mark Passive homing Positioneringsopdrachten Traversing blocks Direct Setpoint Modification MDI Safety integrated...60 Ing. R.T. Valentin Pagina 2 van 110

3 6.1. Failsafe functies Aansturen van de safety functies Safety settings in de drive TM54F Profisafe Telegrammen Sinamics S in een S7 project Sinamics S invoegen in de hardware configuratie Drive toevoegen in een geïntegreerd project Drive toevoegen met GSD file Profinet drive in een Project Aansturen positioneeringsacties met functieblok Invoegen in project Configureren functieblok Configureren functieblok Testen functieblok Download problemen bij oude kleine PLC s FB202 met een Profibus CP kaart Aansturen Sinamics met functieblok Algemeen Kopieren vanuit standaard project Configureren functieblok Testen functies Communicatie met een panel voor Sinamics S Parameters schrijven Foutmeldingen ophalen Bijlage A: Afkortingen Bijlage B: Relevante Links Bijlage C: Foutcodes FB Bijlage D: Compatibility CU Ing. R.T. Valentin Pagina 3 van 110

4 2. Inleiding In deze Getting Started wordt aan de hand van een voorbeeld project een Sinamics S met basic positioner in bedrijf genomen, welke vervolgens wordt aangestuurd door een S7-300 PLC via profibus of profinet. Voor het volgen van dit voorbeeld project is de volgende hardware en software nodig. - Sinamics S110 CU305 Of S120 met CU310 - Profibus van minimaal 1,5MB of profinet - S PLC met Firmware stand V2.0 of hoger met een profibus of profinet poort. - PC met minimaal - Sinamics Starter of Drive ES of Simotion Scout. - Step7 v5.5 De benodigde versie van de software is afhankelijk van de firmware van de drive. De laatste versiestand van de software kunt u altijd opzoeken op de supportsite. De Getting Started is opgebouwd met eerst in hoofdstuk 3 wat algemene informatie over sinamics drives. In hoofdstuk 4 staat het inbedrijfnemen van de Sinamics zelf. Hoofdstuk 5 gaat over positioneren met de sinamics. Hoofdstuk 6 is een apart hoofdstuk over de geintegreerde safety functionaliteit van de Sinamics. Als er gewerkt wordt met een S7- PLC staat in hoofdstuk 7 alles wat gedaan moet worden. Bij een bestaand S7 project wat uitgebreid wordt met 1 drive kan het handig zijn om eerst H7 door te lezen voordat met H4 begonnen wordt. In Hoofdstuk 8 wordt beschreven hoe een Sinamics zonder PLC kan communiceren met een panel. In de bijlagen vindt u onder andere de links naar de belangrijke documentatie van de Sinamics S Dit document is bedoeld als ondersteuning voor het programmeren en opzetten van een Sinamics S110 / S120. Er kunnen aan dit document geen rechten ontleend worden. Opmerkingen, bestelnummers e.d. moeten te allen tijde gecontroleerd worden voordat er besteld wordt. Er geldt altijd dat de handboeken van de desbetreffende apparatuur boven de catalogus en dit document gaan. Uiteraard is er gestreefd naar een zo volledig mogelijke opsomming van de gegevens, er kunnen echter zaken niet duidelijk zijn of onvolledig. Ik stel het zeer op prijs als dergelijke zaken terug gemeld worden, zodat deze aangepast of uitgebreid kunnen worden. Gaarne melden aan IND.TPS.NL@Siemens.com met als onderwerp GS Sinamics S Valentin. Vragen die betrekking hebben op de apparatuur en de toepassing er van dienen te geschieden op het adres Support.NL.Automation@Siemens.com Ing. R.T. Valentin Pagina 4 van 110

5 3. Algemeen 3.1. Software Voor het programmeren van drives is de software Starter beschikbaar. Dit Starter stand alone is een gratis tool die te downloaden is van de service en support site. Met starter kunnen alle Sinamics drives en de micromaster 4 drives geconfigureerd worden. Hierbij kan het zijn dat voor de nieuwste Sinamics drives extra Software Support Packages geïnstalleerd moeten worden. Deze zijn ook te vinden op de support site. Ook kan het zijn voor oudere versies van Starter de SPP voor de nieuwste drives niet meer beschikbaar zijn en de nieuwste versie van Starter zelf geinstalleer moet worden. Naast Starter stand alone zijn nog andere versies van starter te koop. Hieronder een complete lijst met de verschillende software pakketten waarin Starter is verweven: - Starter stand alone (gratis te downloaden) - Drive ES Basic Graphic Simatic PCS7 - S7-Technology - Simotion Scout Drive ES Drive ES is Starter geïntegreerd in Step7. Met de Basic versie kan vanuit Simatic manager de drive worden geopend en online worden bekeken. Ook is het mogelijk om met Drive ES te routen door een PLC. Bijvoorbeeld door middel van ethernet met de PLC in verbinding te zijn en daar vandaan via profibus met de drive. Drive ES Graphic is voor de grafische projectering in de Simovert Masterdrive met CFC. In Drive ES Simatic zitten functie blokken voor communicatie tussen de PLC en de Drive op Profibus I/O basis. In Drive ES PCS7 zit een bibliotheek met bouwstenen en faceplates voor PCS7. S7-Technology Het Step7 optiepakket S7-Technology is voor S7-300T PLC s. In de T-CPU zitten 2 processoren om Servo assen gelijk te laten lopen of een cam patroon te laten volgen. De eerste processor is voor het gewone PLC programma. De tweede processor is voor het aansturen en berekenen van de drive taken, zoals positioneren en camming. Verder heeft het alle functie van Drive ES. Simotion Scout Met Simotion Scout worden Simotion C, D en P processoren geprogrammeerd. Met Simotion is het mogelijk om tot 64 assen te besturen met 20 motion taken parallel. De drive aansturing wordt berekend met een cyclustijd van enkele ms. Hierdoor is het mogelijk om assen hoeksynchroon te laten lopen met afwijkingen van micro graden. Verder heeft Simotion Scout alle functies van S7- Technology Op een PC kan maar 1 versie van Starter tegelijkertijd geïnstalleerd worden. Hierdoor is het niet mogelijk om S7-Technology en Starter stand alone op deze PC te installeren. Met Simotion Scout is het wel mogelijk om ook de S7-Technology software te openen en te programmeren. Met S7- Technology is het niet mogelijk om het scout pakket te openen. Ing. R.T. Valentin Pagina 5 van 110

6 De voorloper van Starter was het software pakket DriveMonitor. De laatste versie van Drivemonitor is V en is te downloaden vanaf de supportsite. Met DriveMonitor zijn Simovert Masterdrives, Micromaster 3, Micromaster 4 en Simoreg te programmeren. De Sinamics G serie en de Sinamics S serie zijn niet te programmeren met DriveMonitor. Drivemonitor en een Starter versie kunnen wel op 1 PC geïnstalleerd zijn. Ing. R.T. Valentin Pagina 6 van 110

7 3.2. Hardware De Sinamics S drives bestaan uit minimaal twee delen; Een control unit en een of meerdere vermogensmodules Vermogensmodules De belangrijkste delen van een frequentieregelaar zijn de gelijkrichter en de chopper. De gelijkrichter maakt van de wisselspanning van het net een gelijkspanning en zet die op de tussenkring. De chopper maakt van deze gelijkspanning weer een wisselspanning met de gewenste amplitude en frequentie die aan de motor geboden wordt. DC link Gelijkrichter Chopper De vermogensdelen van de Sinamics S zijn er in twee varianten. -De eerste variant is er een waarin de gelijkrichter en de chopper in een behuizing zitten. Dit wordt een powermodule (PM) genoemd waar deze bij de Sinamics S regelaar van het type PM340 is. -De tweede variant is er een waarbij de gelijkrichter en de chopper gescheiden zijn. De gelijkrichter zit in een behuizing die de line module (LM) wordt genoemd en de chopper zit in een behuizing die de motor module (MM) wordt genoemd. Het voordeel van dit systeem is dat er verschillende motor modules achter 1 line module geschakeld kunnen worden, zodat er maar een gelijkrichter nodig is voor meerdere motoren. Powermodule 1 Line module met meerdere motormodules Ing. R.T. Valentin Pagina 7 van 110

8 Control Unit Er zijn 3 varianten van de sinamics S control unit; de CU305 waarmee een Sinamics S110 systeem gemaakt kan worden en de CU310 en CU320 waarmee een sinamics S120 systeem gemaakt kan worden. De Sinamics S110 is een uitgeklede versie van de S120 en heeft dus ook minder functies. CU310 CU305 CU320-2 De CU305 en de CU310 zijn modules die direct op de power modules geklikt kunnen worden. Hierdoor ontstaat een regelaar die geschikt is om 1 motor aan te sturen. De CU320 kan verbonden worden met de line modules en de motor modules. Hierdoor ontstaat een regelaar die geschikt is om maximaal 12 motoren aan te sturen. Het maximaal aantal modules is afhankelijk van de gebruikte technologie. Er kunnen bijvoorbeeld wel 12 snelheidgestuurde motoren met 1 CU320 geregeld worden of met dezelfde controlunit 6 positiegestuurde motoren waar ook extended safety functies gebruikt worden. De functie van de control units wordt bepaald door de firmware die erop te laden zijn. Er worden steeds nieuwe firmware versies ontwikkeld en bij elke nieuwe versies worden de prestaties verbeterd of de Van de CU310 en de CU320 zijn inmiddels tweede generatie hardware beschikbaar; de CU310-2 en de CU De nieuwe hardware maakt het mogelijk de nieuwste firmware te gebruiken,. Bij de Cu320-2 is de control unit niet altijd compatible met andere, oudere componenten van de sinamics serie. Een compatibiliteitslijst is gegeven in Bijlage D. Ing. R.T. Valentin Pagina 8 van 110

9 Een overzicht van de verschillen tussen de S110 en de S120 is gegeven in de onderstaande tabel: Control unit CU305 CU310 CU320 Functie S110 S120 Closed-loop Servo Servo, Vector en V/F control Aantal motoren 1 1 Maximaal 12, typisch 6* ROM Intern, MMC Compact flash kaart Compact flash kaart Motor types Inductie, Servo Inductie, Synchrone, Lineair, Torque Bus interfaces - Profibus of - CAN of - Profinet - Profibus - Profinet * aantal assen is afhankelijk van de toepassing. Ing. R.T. Valentin Pagina 9 van 110

10 3.3. Bedrading Drive cliq kabels Bij Sinamics S120 wordt tussen de Control Unit, Line Module, Motor Module, Drive Cliq motoren en encoders met Drive Cliq interface gecommuniceerd. De voordelen van Drive Cliq is de snelle cyclustijd van 250µs. Verder kan bij het configureren de data van alle Drive Cliq modules worden opgehaald. Voor de bekabeling van de Drive Cliq componenten is speciale Drive Cliq kabel nodig. Voor de configuratie zijn enkele regels: 1) Maximaal 16 deelnemers achter 1 CU320 poort 2) Maximaal 8 deelnemers in een lijn 3) Maximaal 6 Motor Modules 4) Ring is niet mogelijk 5) Geen dubbele bedrading 6) Encoder moet aan de desbetreffende Motor Module Hieronder 2 verschillende Drive Cliq bedradingsschema s. Het linker schema is voor de standaard lijn topology opstelling. Het rechter schema is een Tree-topology voor hoge performance, waarin hoog-dynamische assen in een direct motion control groep zitten. Voor Servo assen en TM modules geldt een Drive Cliq cyclus tijd van 250µs. De Drive Cliq cyclustijd voor Vector assen is 400µs. Hierdoor is het niet mogelijk om Servo assen en Vector assen achter elkaar in dezelfde Drive Cliq cyclus te koppelen. In dat geval moet vanaf de CU320 2 verschillende strengs gemaakt worden. Onder Sinamics S120 in het tabblad Topology staat de offline projectering van de Drive Cliq bekabeling. Deze topology moet hetzelfde zijn als de hardware matige topology. In de topology kunnen offline de modules worden versleept naar een andere poort. De Drive Cliq kabels zelf mogen alleen spanningsloos worden omgezet. Ing. R.T. Valentin Pagina 10 van 110

11 3.4. CF kaart De S120 gebruikt een compact flash kaart om zijn firmware, programma en eventueel extra data op te slaan Opslaan op CF kaart Bij het online werken op de Sinamics S120 wordt de data opgeslagen in het RAM geheugen. Dit houdt in dat als de Sinamics spanningsloos wordt alle data verloren gaat. Door de actie copy RAM to ROM wordt de actuele data opgeslagen op de CF kaart. Het aansturen van het copieren van Ram naar Rom kan alleen online. Met de rechter muis op de CU kan onder Target Device het opslaan worden geactiveerd. De andere optie voor het opslaan op de CF kaart kan bij het offline gaan van de Sinamics. Hier komt een scherm naar voren met de vraag of de data moet worden opgeslagen op de CF kaart en of de laatste data moet worden geupload worden naar de PG/PC. Het uploaden van de data naar de PG/PC kan ook online. Met de rechter muis op de CU kan onder Target Device het uploaden worden geactiveerd Kopiëren CF kaart Zodra de actuele data is opgeslagen op de CF kaart is het mogelijk om deze CF kaart te copiëren voor serie gebruik. Het copiëren van data van de ene CF kaart naar de andere kan met een gewone CF kaart lezer en Windows Explorer. Belangrijk is wel de map Keys. In deze map zitten de licenties die horen bij het serienummer van de CF kaart. Het copieren van de licenties naar een andere CF kaart heeft dus geen effect. Het gebruik van niet Siemens CF kaarten is niet vrijgegeven. Ing. R.T. Valentin Pagina 11 van 110

12 Firmware update op CF kaart Op de CF kaart zit naast het programma en de licenties ook de firmware voor de Sinamics S120 Control Unit (CU). Elke keer als de CU wordt opgestart wordt er gekeken of de firmware is veranderd en deze weer uitgelezen moet worden. De firmware versie kan veranderd worden. Nieuwe firmware kan bijvoorbeeld extra functionaliteit geven. Er wordt aangeraden om niet de firmware te updaten tenzij de nieuwe functionaliteit die de firmware biedt echt nodig is en in overleg met de afdeling product support. Bij het updaten van de firmware moet goed gekeken worden of de control unit geschikt is voor de nieuwe firmware en of de compact flash kaart (CF) groot genoeg is voor de nieuwe firmware. Wanneer de CF-kaart net niet groot genoeg is, kan ruimte gewonnen worden door enkele talen te verwijderen, waardoor de firmware ook op deze kaart kan. De nieuwe firmware kan toegestuurd worden door de afdeling technical Product Support van Siemens Nederland B.V. Deze firmware is verpakt in een.zip bestand. De firmware kan op de volgende manier geïnstalleerd worden. 1) Pak de zipfile met de firmware uit en zet deze in een map op de PC. 2) Om ruimte te besparen kunnen eventueel uit de map Siemens\Sinamics\Data\Desc 1 of meerdere talen verwijderd worden. 3) Upload het project van de CU naar Starter. 4) Schakel de spanning van de voeding af. 5) Plaats de CF kaart in een CF kaart lezer en sluit deze op de PC aan. 6) Kopieer de map Keys en sla deze op de PC op. 7) Verwijder alle files en mappen van de CF kaart. 8) Kopieer alle files en mappen van de uitgepakte zip file naar de CF kaart. 9) Kopieer de map Keys weer terug naar de CF kaart. 10) Plaats de CF kaart weer terug in de Control Unit 11) Schakel de spanning op de CU. 12) Verander in Starter de Device versie met rechter muis op de CU -> Target Device -> Device Version. 13) Ga met Starter online. 14) Download het project in de CU en copy RAM to ROM naar de CF kaart. Ing. R.T. Valentin Pagina 12 van 110

13 4. Sinamics S configuratie Voor de eerste keer het inbedrijf nemen van de Sinamics S gaat het makkelijkst direct vanuit Starter. In Starter moet er een nieuw project aangemaakt worden en kan de naam van het Starter project gekozen worden. Wanneer er met een PLC gecommuniceerd moet worden is het handig om eerst hoofdstuk 7 te lezen. Ing. R.T. Valentin Pagina 13 van 110

14 4.1. Verbinding aanmaken Er zijn verschillende manieren om verbinding te maken tussen een PC met starter geïnstalleerd en de drive. In deze paragraaf worden de twee eenvoudige manieren behandeld. In paragraaf wordt verbinding gemaakt via profibus en in paragraaf wordt verbinding gemaakt via ethernet Verbinding maken via Profibus Om online te kijken welke drives er aanwezig zijn, wordt accessible nodes gebruikt. Accessible nodes maakt net als Step 7 gebruik van het Access Point S7ONLINE. Hieronder de stappen om het Access Point S7ONLINE te veranderen: 1) Open de Set PG/PC interface onder options 2) Selecteer Access Point S7ONLINE 3) Selecteer de Profibus poort die u wilt gebruiken 4) Stel onder Properties de PG/PC in als only master on the bus met adres 0. 5)Daarna kan onder diagnostics gekeken worden welke profibus deelnemers aanwezig zijn. Ing. R.T. Valentin Pagina 14 van 110

15 Onder de knop Diagnostics zit het diagnose scherm. Met de knop Read kunnen de aanwezige deelnemers op de bus bekeken worden. Default is het profibus adres van de CU van de Sinamics ingesteld op 126. Dit is in te stellen met de dipswitches op de voorkant onder het blauwe deksel of onder het bedienveld als deze aanwezig is. In het plaatje hiernaast staat het profibus adres op 3 (Dipswitch 1 en 2 staan op on). De instellingen worden opgeslagen met OK van het diagnose scherm en OK van het Set PG/PC Interface scherm. Nu de communicatie instellingen goed staan is het mogelijk met accessible notes de deelnemers op de bus te bekijken. In Starter zijn 2 verschillende paden om online te gaan. Dit kan via het Access Point van S7ONLINE of met een alternatief Access Point. Dit alternatieve Access Point wordt vooral gebruikt als er serieel met drives online wordt gegaan. Het wisselen tussen S7ONLINE en Alternatief Access Point kan in de settings van Starter. Ing. R.T. Valentin Pagina 15 van 110

16 Accessible notes zal direct beginnen met het afzoeken van het netwerk. Als het goed is zal deze daarna de drive laten zien die we in bedrijf willen stellen. Let op de extended settings, waarin wordt aangegeven dat het Access Point S7ONLINE wordt gebruikt. De instellingen om eventueel het alternatieve Access Point te gebruiken, worden hierbij overruled. Nadat de drive gevonden is, kan deze geselecteerd worden en met accept wordt de drive in het project geladen. De naam van de drive mag geen spaties bevatten, waardoor de melding van Name change naar voren komt. Later kan de naam van de drive altijd nog veranderd worden. Om de parameters van de drive te uploaden uit de CU305 moeten er online worden gegaan met de drive. Hiervoor moet eerst accessible notes worden afgesloten met OK en Close. Daarna kan met de gele knop Connect to target system online gegaan worden. Bij het online gaan wordt er nu gekeken naar wel of niet geselecteerde alternatieve Access Point. Ing. R.T. Valentin Pagina 16 van 110

17 Verbinding maken via ethernet Drives die een profinet interface hebben, kunnen uiteraard via ethernet op hun profinet poorten in bedrijf worden gesteld. Ook hebben een aantal CU320-2 drives een extra ethernetpoort (X127) waarmee de drive in bedrijf gesteld kan worden. Deze poorten zijn alleen voor configuratie en diagnose geschikt. Het gaat om de volgende drives: Hardware versie Firmware versie CU320-2 DP 6SL3040-1MA00-0AA0 Vanaf c Vanaf 4.3 CU320-2 PN 6SL3040-1MA01-0AA0 Vanaf versie a Vanaf 4.3 Stel het ipadres van PC in Zet het IP adres van de PG/PC in dezelfde range als het gewenste IP adres van de drive. Ga hiervoor naar in het control panel van Windows, naar network connections. Selecteer de juiste netwerkpoort en ga naar de properties. Selecteer het item internet protocol (TCP/IP) en ga weer naar de properties. Selecteer Use the following IPaddress en vul l het ip-adres en subnetmasks in wat de PG/PC moet. Druk 2x op OK om de vensters af te sluiten. Zet de PC/PG interface goed Ga terug naar starter en zet de PC/PG interface goed. Ga in de menubalk naar options en naar Set PG/PC interface. Selecteer bij de access point van de applicatie S7ONLINE en bij de interface: TCP/IP met de correcte netwerkkaart. Druk op OK. Ing. R.T. Valentin Pagina 17 van 110

18 Zoek online naar de drive en voeg toe aan het project Ga naar de snelkoppeling accessible nodes. Zorg dat het access point op S7ONLINE staat en druk eventueel op update. Nu wordt op MAC adres gezocht naar alle componenten die aangesloten op het netwerk. De drive zal in deze lijst staan. Wanneer de drive al een ipadres heeft in dezelfde range als de PG/PC, dan zal ook extra informatie als de firmwarestand zichtbaar zijn. Rechtsklik op de drive en selecteer Edit Ethernet node. Om de drive met starter te kunnen configureren moet hij een IP adres krijgen. Selecteer Use IP parameter. Geef de drive het gewenste ip-adres en subnetmask en druk op Assign IP configuration. Om de drive aan te sturen via profinet is niet het IP adres van belang, maar de Device name. Geef de drive een naam. En druk op assign name. Druk op close om het venster af te sluiten. Er kan op update gedrukt worden om het IP-adres, de device name en firmware stand van de drive te controleren. Selecteer de drive en kies Accept op de drive aan het project toe te voegen. Sluit het venster af. De drive zal in de project tree staan. Selecteer de drive en druk op Connect to target system om een verbinding te maken. Ing. R.T. Valentin Pagina 18 van 110

19 4.2. Fabrieks instellingen Sinamics S Zodra er online is gegaan met de drive komen er 2 blokjes voor de drive te staan. Bij 2 groene blokjes is de drive online en is het project online en offline gelijk. Bij een rood en groen blokje zijn er grote verschillen tussen de online en offline versie. Bij een groen blokje met uitroeptekens zijn er ook verschillen tussen de online en offline versie, maar minder groot. Als beide kanten rood zijn, dan is de drive niet online gekomen. Als eerste zetten we de Sinamics terug in factory settings. Hierdoor weten we precies welke instellingen in de drive staan en hebben we geen last van voorgaande projecten. Bij het laden van de factory settings komt de vraag om deze op te slaan op de ROM geheugen van de drive. In de drive zit een RAM geheugen en een ROM geheugen. Bij online gaan van de drive wordt er gekeken naar het RAM geheugen. Eventuele wijzigingen zijn in het RAM direct van toepassing op de drive. Mocht nu de spanning van de drive afgehaald worden, dan wordt bij het opstarten alle data van het ROM geheugen naar het RAM geheugen gecopieerd. De veranderde instellingen zijn dan niet meer terug te vinden. Daarom moet na een verandering die bewaart moet blijven een copy RAM to ROM uitgevoerd worden. Om zeker te zijn dat de drive weer in fabrieksinstelling staat, kiezen we hier ervoor om de settings ook in het ROM gedeelte te bewaren. Ing. R.T. Valentin Pagina 19 van 110

20 4.3. Inbedrijfname S110 De inbedrijfname van de Sinamics S120 wordt besproken in paragraaf3.7. Nu de drive schoon is kunnen we een upload maken van de drive. Met deze upload wordt er gelijk gekeken welke motor aanwezig is en eventuele SMC modules om de encoder uit te lezen. SMC staat voor Sensor Module Cabinet-mounted en wordt gebruikt om een gewoon encoder signaal om te zetten naar een Drive-Cliq signaal. Drive-Cliq is de communicatie bus tussen de CU305 en de Drive-Cliq motoren of SMC s. Na de upload moeten we in de offline mode de drive instellingen doorlopen en wijzigen. Onder Drive_unit_01 -> Servo_02 -> Configuration zijn alle gegevens van de hardware terug te vinden. Deze zijn met de upload uitgelezen en naar de PC over gezet. In het voorbeeld wordt gebruik gemaakt van een Drive-Cliq motor. Bij een Drive-Cliq motor wordt de motor direct op de Drive-Cliq poort aangesloten van de CU305. Er is dus geen extra SMC module nodig om het encoder signaal om te zetten naar een Drive-Cliq signaal. Verder wordt over de Drive-Cliq bus van een Drive-Cliq motor ook de motor gegevens doorgestuurd naar de CU. De gele Configure DDS knop is om de configuratie van de motor in te geven. Dit is nodig als er een gewone motor met encoder via een SMC is aangesloten. Ook wordt via de Configure DDS knop het basic positioning geactiveerd en de mechanische instellingen ingevuld. Op de volgende bladzijdes wordt besproken hoe de mechanische instellingen veranderd kunnen worden. Ing. R.T. Valentin Pagina 20 van 110

21 De configuratie begint met het regel model. Bij de motoren met encoder is Speed control (with encoder) (21) de nauwkeurigste motormodel. Om te kunnen positioneren moet Basic positioner aangevinkt worden. Bij het inbedrijf nemen van de S110 is een upload gemaakt. Door deze upload is gelijk bekend welke power module, motor en encoder er zijn aangesloten. In de schermen hieronder staan deze motor instellingen en encoder instellingen. Deze moeten wel gecontroleerd worden, maar zullen door de upload al goed staan. Ing. R.T. Valentin Pagina 21 van 110

22 Bij de encoder instelling kan een 2 e encoder geselecteerd worden. De eerste encoder is de motorencoder voor het motormodel. De 2 e encoder kan gebruikt worden voor het positioneren. Dit is gebruikelijk bij overbrengingen met slip. Door de 2 e encoder wordt het positioneren nauwkeuriger. Natuurlijk kan de motor encoder ook gebruikt worden voor het positioneren. In het rechter scherm wordt gekozen welke encoder wordt gebruikt voor het positioneren. De naam Encoder_3 is gekoppeld aan de eerste encoder Encoder 1. In het scherm mechanics kan ingevuld worden welke gearfactor wordt gebruikt. Daarna moet ingevuld worden hoeveel Lengte Units (LU) 1 load omwenteling is. Als 1 load omwenteling bijvoorbeeld 10mm is, dan kan gekozen worden voor 100LU. In dat geval komt 1LU overeen met 0,1mm. Onder de mechanische instellingen kan ook een modulo functie worden geselecteerd. Bij module loopt de positie waarde tot een bepaalde stand en wordt daarna weer op 0 gezet. De Module functie kan contineu op 1 staan of worden geschakeld met een digitale ingang. Ing. R.T. Valentin Pagina 22 van 110

23 De laatste stap van het inbedrijfnemen is het selecteren van het Profidrive message frame. Dit zijn standaard frames om te communiceren met een PLC die profibus master is. Om eerst de basic positionerings functionaliteit te testen, selecteren we geen telegram en laten we Free telegram staan. Vanaf Starter V4.2 SP3 is het Profidrive telegram niet meer hier te selecteren. Het veranderen van de telegrammen kan alleen nog maar in het scherm Overview zodat er direct I/O adressen aan gekoppeld kunnen worden. In Hoofdstuk 4 wordt de verbinding en het maken ervan met de PLC besproken. Na het samenvattingsscherm kan met de knop Finish de inbedrijfname worden afgesloten. Daarna moet het project gesaved worden en gecompileerd. Als de melding zoals hiernaast staat naar voren komt, kan weer online gegaan worden met de drive om alles te downloden. Ing. R.T. Valentin Pagina 23 van 110

24 Bij het online gaan is te zien dat voor het Servo gedeelte een rood/groen icoon staat. Dit rood/groen icoon betekend dat online en offline verschillende data staat. Als beide kanten groen zijn, is online en offline gelijk. Dit is nu het geval na de download. Onder Servo -> Technology staan nu de basic positioner schermen. Deze zijn erbij gekomen door het eerste vinkje in het eerste inbedrijfnamescherm. Onder Servo -> Commissioning staat Control Panel. Met behulp van het control panel is het mogelijk om de besturing over te nemen en de motor te laten draaien voor tests. Ing. R.T. Valentin Pagina 24 van 110

25 4.4. Inbedrijfname S120 Bij gebruik van Drive Cliq kabels kan automatisch de complete configuratie worden ge-upload met de Automatic configuration. Selecteer eerst de voor de drive Servo of Vector en daarna pas Finish. Dit is later niet meer aan te passen. Servo is voor bv de 1FK7 servomotoren en Vector voor bv de 1LA7 asynchroon motoren. Ing. R.T. Valentin Pagina 25 van 110

26 Nadat de drive is geconfigureerd, kan de as worden geconfigureerd. Bij Drive cliq motoren zijn de motor en encoder gegevens al compleet ingevuld. Bij Vector motoren komen er nog extra configuratie schermen langs. De Quick commissioning moet offline worden doorlopen. Vandaar dat u het volgende scherm krijgt. Activeren van de basic positioning functionaliteit. Ing. R.T. Valentin Pagina 26 van 110

27 Om aan te geven of de voedingsspanning aanwezig is kan er een digitale ingang worden gekoppeld aan de as. Deze ingang kan van de Control Unit zijn, van de extra I/O kaart (TB30) of direct op 1 staan. Verander in de volgende schermen geen data bij drive cliq componenten. Deze zijn al automatisch goed gezet. Ing. R.T. Valentin Pagina 27 van 110

28 Er kunnen voor verschillende encoders worden gebruikt voor de snelheid en voor het positioneren. In het eerste scherm wordt de keuze van encoder voor de snelheid gemaakt en in de tweede scherm is de keuze voor de positionering encoder. Deze encoder kan dus bv een externe encoder zijn. Hier wordt gekozen voor de geïntegreerde encoder in de motor (SMI Sensor Module Integrated). Bij Mechanics wordt één omwenteling van de motor omgezet in Lengte Units (LU). Met een lineaire as is 1 omwenteling bijvoorbeeld 10mm. Met 1 omwenteling = LU, dan is de resolutie 1 µm per LU. Ing. R.T. Valentin Pagina 28 van 110

29 Voor de communicatie met de PLC moeten I/O adressen worden gekoppeld. In dit scherm wordt aangegeven hoeveel I/O woorden worden overgestuurd. Bij Free telegram kan zelf later het aantal I/O woorden worden bepaald. Bij de frames wordt direct vastgesteld hoeveel woorden er worden gecommuniceerd en krijgen de I/O adressen direct een functie bv setpoint of control woord. In dit stage is het voor deze getting started nog niet van belang om dit te veranderen. Tenslotte de summery met alle ingestelde gegevens. Nu kan de configuratie worden gesaved, gecompileerd en nadat er online is gegaan kan de data worden gedownload. Bij de drive is nu de Technology functie Basic positioner erbij gekomen met de daarbij behorende schermen. Onder Commissioning is het control panel om de as te testen. Ing. R.T. Valentin Pagina 29 van 110

30 4.5. Handmatig aansturen van de as Voor testdoeleinden is het mogelijk om de as aan te sturen vanuit scout. De regelaar reageert dan niet meer op andere stuursignalen, bijvoorbeeld van een PLC. Er zijn twee manier om de as aan te sturen. Via het control panel of via de function generator Control Panel In het control panel kunnen drives en assen worden getest. Er kan een speed setpoint worden opgegeven en de verschillende functies van de basic positioner kunnen worden getest. Open het control panel vanuit de project tree of via de knop in de menubalk. Links bovenaan wordt gekozen welke drive er getest wordt. Eerst moet de control priority worden overgenomen. Hierdoor is het alleen nog maar mogelijk om met de desbetreffende drive te bewegen. Alle andere aandrijvingen staan dan stil. Bij langzamere verbindingen is de Monitoring time belangrijk. Standaard staat deze op 1000ms, maar kan in sommige gevallen beter op 3000ms gezet worden. Nadat de control priority is aangenomen kan worden gekozen voor een snelheid gecontroleerde beweging (n setpoint specification) of een positie gecontroleerde beweging (Basic Positioner). Wanneer er gekozen wordt voor n setpoint specification wordt de drive bewogen met een bepaalde snelheid. Hiervoor moeten alle enables hoog zijn en een snelheid Ing. R.T. Valentin Pagina 30 van 110

31 aangegeven (n = ). Daarna kan de beweging gestart worden met de jog button of met de startknop. Het kan een seconde duren voordat de drive echt in beweging komt. Dit is vanwege de communicatie tussen de PC en de Sinamics S Wanneer de drive ook positie geregeld is (zie H5), kan ook de basic postioner getest worden. Er verschijnen 3 knoppen: een voor joggen, een voor positioneren en een voor refereren. De bewegingen volgen alle het Traversing profile dat is ingesteld in de basic positioner (zie H5.2.2) Met de jog knop kan de as en met een bepaalde snelheid aangestuurd worden. Echter is deze beweging positiegeregeld, in plaats van snelheidgeregeld zoals bij de n setpoint specification. De snelheid moet elke keer ingegeven worden in 1000 LU/min. De mechanics zorgen voor de vertaling van LU/min naar RPM. Door de jogknop in de drukken wordt de as gestart. Bij het positioneren moet nog worden aangegeven of er absoluut of relatief gepositioneerd moet worden of dat een traversing block gestart moet worden. Als de as nog niet gehomed is, kan alleen relatief gepositioneerd worden. De gewenste positie en snelheid kan worden ingegeven, en de positioneeropdracht kan worden gestart met de startknop. De as zal dan gaan bewegen volgens de traversing profile limitation. Bij het refereren zal de as actief gaat refereren volgens de methode die in het homing scherm is ingegeven (H5.5). Deze methode moet dus eerst worden ingesteld. Met de startknop wordt de actie gestart. Het control panel is tegelijkertijd met de tracefuncties te gebruiken. Na het testen moet de control priority weer terug gegeven worden. Pas daarna is het mogelijk om weer een upload / download te maken of offline te gaan. Ing. R.T. Valentin Pagina 31 van 110

32 Function generator De functie generator kan worden gestart worden vanuit te project tree of vanuit de knop in de menubalk. Met de function generator kunnen verschillende ingangssignalen worden aangeboden. De vormen die beschikbaar zijn blokvormen, stappen, zaagtanden, sinussen en ruis. Daarnaast kan de duur van 1 cyclus ingegeven worden en de amplitude / snelheid. De instellingen van de functie generator moet gedownload worden in de drive. Daarna kan met Assume control Priority de controle overgenomen worden, de as ge-enabled worden en de functie gestart worden. Default stuurt de function generator het speed setpoint na de filters aan. Het is mogelijk ook koppel, of stroom aan te sturen. De functiegenerator is tegelijkertijd met de tracéfuncties te gebruiken. Ing. R.T. Valentin Pagina 32 van 110

33 4.6. Tracen Met de trace functie kan het gedrag van de as gemeten worden en worden geplot in een venster in starter. De tracefunctie kan worden gestart uit de project tree of vanuit de menubalk. Het is mogelijk om 4 tot 8 signalen tegelijkertijd te tracen (afhankelijk van de firmware van de drive) al kan de sample tijd van de tracé kleiner worden ingesteld als er minder signalen tegelijkertijd worden getraced. De basis tracefunctie bestaat uit 3 schermen (Trace, measurements, Time diagram) en een balk waarmee de tracé gestart en gestopt kan worden Trace In het Trace scherm wordt de trace ingesteld. Allereerst kan gekozen worden welke signalen getraced moeten worden. Er kan gekozen worden voor variabelen uit verschillende drive objects (drive, line module, control unit) en deze kunnen tegelijk getraced worden. Vervolgens kan gekozen worden of de trace eindeloos moet zijn of een bepaalde periode. Bij een eindeloze trace wordt er continu gemeten de wordt de data direct van de drive doorgezet naar starter. Dit is makkelijk omdat er dus hele lange metingen gedaan kunnen worden en het moment van starten niet zo kritisch is. Nadeel hiervan is dat het aantal metingen per seconde (sample rate) niet zo groot is en als de belasting op het netwerk hoog is er gaten in de tracé kunnen vallen. Deze gaten kunnen voorkomen worden door de sample rate te verkleinen door de factor te verhogen. Ing. R.T. Valentin Pagina 33 van 110

34 Bij een eindige trace wordt er een vooraf ingestelde tijd gemeten waarna de data door de drive verstuurd wordt naar starter. Hiermee kunnen veel metingen per seconde gemaakt worden, en kan ervan uit worden gegaan dat de meetdata consistent is. Nadeel is wel dat een beperkte periode gemeten kan worden zodat er meestal gewerkt moet worden met een start-trigger. De lengte van de meting is in te stellen. De maximaal mogelijke lengte van de trace is te zien. Door de factor te vergroten kan de maximale lengte vergroot worden, maar wordt de sample rate verlaagd. De tracé gestart worden aan de hand van een trigger. Dit kan later handig zijn als verschillende variabelen bekeken moeten worden in een specifieke situatie; de trigger. Hierbij kan gekozen worden ook de meting een bepaalde tijd voor de trigger al te laten beginnen, de pre-trigger tijd. Er kan getriggerd worden op verschillende condities: alarm of foutmelding; wanneer en een fout- of alarmmelding ontstaat wordt de meting gestart. analoge waarde; Wanneer een analoge variabele buiten bepaalde grenzen treedt wordt de meting gestart. De variabele en de grenswaarden zijn vrij in te stellen. Bitpatroon; Hier kan de meting gestart worden als een word variabele een bepaalde waarde heeft. Door een bepaalde mask is te vullen kan gekeken worden naar 1 of meerdere bits in het woord. In eerste onderstaand voorbeeld wordt gekeken of heel het control word van de as gelijk is aan 047F. In het tweede voorbeeld wordt alleen gekeken naar 2 bits (Off1 en Off3) en maakt het niet uit wat de status van de rest van de bits is. Enumerations; Deze worden alleen gebruikt bij de motion controllers. Ing. R.T. Valentin Pagina 34 van 110

35 Nadat de trace is ingesteld moet deze gesaved en gedownload worden (tot starter v4.1). Daarna kan de trace gestart worden in de balk Time diagram In het tabblad Time Diagram zijn de gemeten waardes te zien. Hieronder een voorbeeld van de gemeten waardes. Belangrijk om het setpoint met de actuele waarde te kunnen vergelijken zijn de scaleringen. In het figuur hieronder zijn de scaleringen niet gelijk en lijkt de actuele waarde kleiner dan het setpoint. Met de rechtermuis in het scherm kan de scaling opgeroepen worden. Met het oproepen van de Scaling instellingen komt het volgende scherm naar voren. Hierin is te zien dat R62 (Setpoint) en R63 (actuele waarde) twee verschillende minimale en maximale waardes hebben. In de colom As Curve kan R63 (signaal nr 2.2) als signaal nr 2.1 gescaled worden. Het gevolg daarvan is dat beide variabelen dezelfde scaling hebben en nu netjes op elkaar liggen. Door met de linkermuis een deel te selecteren wordt dit gedeelte van het time diagram uitvergroot en kan er dus ingezoemd worden naar een bepaalde beweging of tijdverloop. Ing. R.T. Valentin Pagina 35 van 110

36 Measurements In het tabblad measurement worden alle metingen opgeslagen. Deze metingen kunnen van naam en commentaar worden voorzien en kunnen worden opgeslagen op de harde schijf. Ook kunnen de meetwaarden naar andere formaten als.csv of.xls geëxporteerd worden om in andere programma s te gebruiken. In dit tabblad kunnen ook bittracks gemaakt worden. Van een word-variabele die getraced is kunnen de afzonderlijke bits in de meting geplot worden. Druk hiervoor op de knop bit tracks. Selecteer in het menu de word-variabele en de bits die geplot moeten worden. Vervolgens wordt in het time diagram de verschillende bits getoond met, wanneer beschikbaar, de correcte naam. Ing. R.T. Valentin Pagina 36 van 110

37 4.7. As optimaliseren Het optimaliseren van de as in de sinamics servo regelaar gaat in een aantal stappen. Het is aan te raden altijd eerst een automatische optimalisatie uit te voeren om de current loop correct in te stellen en een eerste optimalisatiestap voor de speed loop te krijgen (H4.7.1). Mocht hierna de speed loop nog niet voldoende ingesteld zijn, kan deze handmatig bijgesteld worden (H4.7.2) Wanneer de as ook moet kunnen positioneren, kan de ook de position loop handmatig geoptimaliseerd worden (H4.7.3) Automatische optimalisatie Het optimaliseren van de drive kan tegenwoordig automatisch gebeuren. In de online mode is de automatic controller setting te activeren. Als er met meerdere sinamics online is gegaan, dan moet als eerste gekozen worden van welk Sinamics station een drive geoptimaliseerd moet worden. Daarna kan onder Drive de Servo_02 gekozen worden. De Controller is nu een Speed controller. De optie Position Controler DCS kan alleen gekozen worden als er met gedefineerde assen gewerkt wordt zoals in Simotion en S7-Technology. Voor het optimaliseren moet eerst de control priority van het control panel opgegeven worden. Daarna kan in het optimalisatie scherm de control priority worden geactiveerd en de drive worden enabled (groene knop). Het optimaliseren kan op 2 verschillende manieren doorgelopen worden: Ing. R.T. Valentin Pagina 37 van 110

38 1) Automatisch in een keer 2) Stap voor Stap Bij de keuze Stap voor Stap zal na elke meting een vinkje staan als dez goed is afgerond. Daarna staat het pijltje bij een stap die nu moet worden gedaan. Dit zal dan weer met de Stap voor Stap knop gestart moeten worden. Bij het online gaan en de control priority selecteren komen de volgende meldingen langs. Natuurlijk als eerste de monitoring time om te vookomen dat de connectie verbreekt en de drive onbestuurbaar wordt. Tijdens het optimaliseren zal de drive iets kunnen draaien. Bij de Mechanische system test 1 draait de drive rechtsom en bij de Mechanische system test 2 draait de drive linksom. De onderstaande meldingen waarschuwen alvast voor het draaien van de as en dat de rem dus opgelicht moet zijn. Ing. R.T. Valentin Pagina 38 van 110

39 De laatste stap van de optimalisatie is het berekenen van de nieuwe waardes. Als dit afgerond is, staan de berekende getallen in de kolom Calculated value. De meest belangrijke parameters zijn de P en I actie van de speed controller. Deze 2 parameters P1460 en P1462 zijn ervoor om de speedcontroler agressiever of rustiger te laten lopen. Hierdoor zal de actuele waarde sneller of langzamer het speedsetpoint halen met of zonder een overshoot. Om de waardes over te nemen moeten deze geaccepteerd worden. Als dit niet wordt gedaan, blijven de actuele waardes van kracht. Als er online een parameter wordt verandert, dan gebeurt dit altijd in het RAM geheugen. Dit betekend dat bij spanningsuitval de veranderingen kwijt zijn. Bij het opstarten worden namelijk de parameters van het ROM gedelte naar het RAM gedeelte gecopieer. Belangrijk na het accepteren is dus een copy RAM to ROM uit te voeren. Daarna kan een upload gemaakt worden, zodat de actuele parameters ook opgeslagen kunnen worden in het project. De upload kan met de knop links van de Copy RAM to ROM gestart worden. Ing. R.T. Valentin Pagina 39 van 110

40 Speed controller optimaliseren De speed controller kan worden geoptimaliseerd met de automatic controller settings. Deze functie zal in een groot aantal gevallen een voldoende goed gedrag opleveren. In een aantal gevallen moet de speed controller worden bijgesteld om een beter gedrag te krijgen. Hieronder volgen enige aanwijzingen om de speed controller in de sinamics S af te stellen. In de snelheid regeling (speed controller) zit een P (P1460) en I (P1462) actie om de aandrijving sneller of rustiger te laten reageren op het speedsetpoint. Dynamische assen hebben groter overshoot en assen met grote lasten zijn normaal gesproken zonder overshoot. Een as goed dynamisch afregelen kan met de volgende vuistregel stappen: 1) Vergroot de Reset Time tot 1000 ms. (Hierdoor heeft deze geen effect op de regeling) 2) Vergroot P gain tot er een minimale overshoot ontstaat. 3) Halveer P gain. 4) Verklein de Reset Time tot er een overshoot ontstaat tussen de 20 en 40% van de stap. Met het control panel kunt u een stap op het speed setpoint zetten en de reactie is vervolgens te tracen. Om de speedcontroller te optimaliseren kan de trace het beste als een Endless trace ingesteld worden. Hierbij is de Trace cycle clock ook van belang. Met de Trace cycle clock wordt ingesteld hoevaak een variabele wordt opgeslagen in de trace. Voor een nauwkeurige trace kan deze tijd op 2ms gezet worden, waarbij de factor maar 1 is. Ing. R.T. Valentin Pagina 40 van 110

41 De variabelen om te tracen zijn in eerste instantie: R62 Speed setpoint R63 Actuele speed R68 Actuele stroom Mocht er erg veel ruis om het encoder signaal staan kunt u een filter gebruiken om het signaal te middelen. Zie hiervoor p1441 Actual value smooting time, te vinden in het veld Motor Encoder. Dit zorgt er wel voor dat de regeling trager reageert op snelheidveranderingen. Ing. R.T. Valentin Pagina 41 van 110

42 Position control optimaliseren Om de position controller te optimaliseren is geen automatische functie beschikbaar. Ook kan meestal niet worden volstaan met alleen de functie generatoren de tracé functie en een vuistregel. Hieronder volgt een methode die in veel gevallen een voldoende dynamische responsie van de as oplevert. Deze methode is ook geschikt voor lineaire assen. De as wordt wel verplaatst, maar hoe groot deze verplaatsing is en in welke richting is in te stellen, zodat vermeden kan worden dat de as over zijn eindpunt heen schiet. De methode maakt gebruik van zowel de (feed forward) precontroller als de (feed backward) PI controller. Eerst wordt de PI controller handmatig geoptimaliseerd, waarna de pre controller op 100% wordt gezet. In de methode wordt om overshoot te voorkomen van de position controller alleen de P actie gebruikt. Om deze te optimaliseren wordt de stapresponsie bekeken. Er wordt een verschil gemaakt tussen de position setpoint en de actuele waarde waarna de drive gestart wordt en gekeken wordt hoe dit verschil wordt goedgemaakt. Hierbij wordt het snelheidsverloop getraced. Het volgende stappenplan wordt doorlopen: Inregelen position loop - I&v controller - p840: input p2531: r2666 0% p2530: r2665 p2690 p2515: 0% p2514: input p2540: snelheid p2690: stapgrootte p2542: hoog p2544: hoog p2546: hoog - trace r p2530 aanpassen - parameters 1 Optimaliseren speed en current controller 2 Instellen van de control logic. 3 Veranderen van de inputparameters van de position controller 4 Omzeilen van de monitorfuncties 5 Tracen 6 P-waarde van PI-controller veranderen 7 Monitorfuncties, inputparameters en control logic terugzetten. 8 Precontrol aanzetten 1 Optimaliseren speed en current controller Zorg dat voordat aan de methode begonnen wordt de speed en current controller geoptimaliseerd zijn. Zie hiervoor de vorige 2 paragrafen 2 Instellen van de control logic. De drive moet enabled kunnen worden. De stap wordt gemaakt als alle enables aanwezig zijn en een flank op On/Off1 wordt gezien. Dit is ook de normale manier van starten. Er zijn meerdere manieren om dit te bereiken. In dit voorbeeld worden alle enables behalve On/Off1 standaard op 1 gezet en On/Off1 te koppelen aan een vrije ingang (p722.4 DI4). Vanaf starter v4.2 in dit overzichtelijk in te stellen in het tabblad control logic. In eerdere versies zal met de Ing. R.T. Valentin Pagina 42 van 110

43 expert lijst gewerkt moeten worden. Wanneer al een telegram is geselecteerd voor de communicatie met een PLC zal deze op free BICO moeten worden gezet voordat de instellingen gewijzigd kunnen worden. 3 Veranderen van de inputparameters van de position controller Eerst wordt de stapgrootte van het bepaald. Ga hiervoor naar de position controller naar het scherm setpoint position controller. Kijk naar de huidige waarde van p2530 position setpoint. Noteer deze en selecteer hiervoor in de plaats in p2690. Kijk naar de waarde van P2531 velocity setpoint. Noteer de waarde en selecteer hier 0%. Ga in een venster naar rechts naar position controller en dubbelklik op het blok limit. Vul hier bij p2540 position control limit de gewenste maximale snelheid in die tijdens de stap bereikt moet worden, Ga naar het scherm direct position specification/mdi. Dubbelklik op het blok configure. en vul hier bij p2690 position setpoint de stapgrootte in. De stap moet voldoende groot zijn dat de maximale snelheid gehaald wordt. Ing. R.T. Valentin Pagina 43 van 110

44 Ga naar het scherm Actual position value preparation. Zorg dat p2515 position setting value op 0% staat. Selecteer bij p2514 set position value een vrije input, bijvoorbeeld r722.5 DI5. Door de input hoog te maken wordt nu de actuele positie op 0 gezet terwijl het positie setpoint op de vaste waarde blijft staan. Zodra de motor enabled wordt zal de PIcontroller dit verschil zo snel mogelijk willen wegnemen. Er is een limiet gezet op de snelheid om deze niet te groot te laten worden. 4 Omzeilen van de monitorfuncties In de meeste gevallen zal het grote verschil van posities door de verschillende monitorfuncties van de basic positioner niet geaccepteerd worden. Deze moeten voor deze test uitgeschakeld worden. Ga naar het scherm monitoring. Noteer de huidige waarde van p2542 Standstill window, p2544 positioning window en p2546 maximum dynamic following error (tabblad Follow error monitoring). Zorg dat de waarden groter zijn dan de positie setpoint zodat de monitoring functies niet aangesproken worden. 5 Tracen Ga naar het scherm Trace. Selecteer r2562 om te tracen. Selecteer time limited tracé en trigger on variable - bit pattern. Selecteer als variabele r898 control word sequence control en vul bij zowel Bit mask als Bit pattern een F in. De tracé zal nu starter zodra de motor enabled wordt. Zorg dat de tracé lang genoeg is dat de gehele beweging gemeten wordt en vul een kleine pretrigger in. Zet een vink bij repeated measurements om de traces goed te kunnen vergelijken Ga naar het input/output scherm. Zet de inputs op simuleren en zet de ingang DI5 hoog en laag om de actuele waarde op 0 te zetten. Start daarna de motor met DI4 en maak deze weer laag zodra de beweging gestopt is. Ing. R.T. Valentin Pagina 44 van 110

45 Bekijk de tracé. 6 P-waarde van PI-controller veranderen De trace zou er nu zo uit moeten zien als in de afbeelding linksboven. Door de P- waarden te veranderen zal het positieverschil steeds sneller worden weggewerkt. Het doel is de P-waarde zover te verhogen zodat het snelheidverloop nog glad is. In de afbeeldingen is te zien dat bij P=3,75 de eerste rimpel in het snelheidverloop komt. Deze rimpel wordt alleen maar groter naarmate te P-waarde toeneemt. De correcte instelling hier is dus 3,75 of iets kleiner. De P-waarde is aan te passen in het scherm position controller, tabblad position controller. Het is p 2538 LR position gain. Wanneer deze aangepast is, maak dan weer een tracé om het resultaat te bekijken. Als de P goed is anfesteld ga dan door met de volgende stap. P= 1 P= 3,75 P= 4 P= 5 7 Monitorfuncties, inputparameters en control logic terugzetten. Voor de stapresponsie zijn een aantal waarden aangepast. Deze moeten nu weer goed worden gezet. In de meeste gevallen is dit naar hun originele waarde. Kijk wel kritisch naar de waarden die ingevuld zijn bij de monitoring functies. Bij het aanmaken van de basic positionerworden die standaard waarden in gezet die uitgaan van een standaard mechanisch systeem en 1 omwenteling van de motoras = length units. Maak tijdens het in bedrijf stellen van de machine traces en kijk welke meet/regelfouten in normaal bedrijf voorkomen en maak een inschatting bij welke waarden de monitorfuncties moeten ingrijpen. Ing. R.T. Valentin Pagina 45 van 110

46 8 Precontrol aanzetten Nu de PI-regelaar ingesteld is, kan de precontrol aan worden gezet. Dit gebeurt in het venster position controller, tabblad setpoint position controller. Selecteer het blok precontrol en zet p2534 Speed precontrol factor op een waarde groter dan 0%. Nu moet de verhouding tussen de bijdrage van de precontrol en de PI-regelaar ingesteld worden. Een vuistregel is hier: zet de precontrol volledig aan (100%) en limieteer de maximale bijdrage van de PIregelaar op 10% van het nominale toerental. Vul dit toerental in bij p2540 position controller limit in het tabblad position controller. Na de position loop ingesteld te hebben is het resultaat te tracen. Interessante parameters om te tracen zijn: R2666 Snelheid setpoint R2522: Actuele snelheid R2665: Positie setpoint R2521: Actuele positie R2565: Volg fout. Ing. R.T. Valentin Pagina 46 van 110

47 5. Basic positioner Bij de sinamics S regelaar zijn verschillende technologie objecten beschikbaar. Een hiervan is de basic positioner. Dit object kan tijdens het configureren van de as worden geselecteerd en zorgt ervoor dat de as op een eenvoudige manier gepositioneerd kan worden Mechanics Het positioneren van de drive gaat met Lengte Units (LU). Het instellen van het aantal LU s per motor omwenteling wordt gedaan bij het configureren van de drive. Later is dit ook aan te passen vanuit het tabblad Mechanics onder Drive\Technology\Position Control. Onder de knop Edit kunnen de LU s worden ingesteld. In het scherm kan een overbrenging van de motor op de as ingevuld worden en het aantal LU per omwenteling van de as. In het scherm voorbeeld hieronder is de omzetting 100 LU per load revolution en een overbrenging van 1motor omwenteling : 10 load omwentelingen. Hierdoor komt 1 motor omwenteling overeen met 1000 LU. Belangrijk bij de LU is dat hoe groter de waarde is, hoe nauwkeuriger het positioneren. Als er bijvoorbeeld gepositioneerd moet worden op 1mm nauwkeurig kan er het beste gekozen worden voor 1LU = 0,1mm. Deze waarde moet dan weer terug gerekend worden naar hoevel LU per load revolutie. Bij rondgaande systemen kan gewerkt worden met Modulo assen. Hierdoor wordt na een bepaald aatal LU weer begonnen bij 0. Bij een rotary as kan het modulo getal bijvoorbeeld 360 zijn. Na 360 begint de teller wee r op 0. Ing. R.T. Valentin Pagina 47 van 110

48 5.2. Limits In het menu limits zijn 2 eigenschappen van de as in te stellen, de limieten aan de range en de limieten aan de beweging Range limitation In het tabblad traversing range limitation kan de range van de as ingesteld worden. Er wordt gewerkt met een softwarematige limiet en een hardwarematige limiet. Bij de softwarematige limiet wordt in de drive zelf bijgehouden of de drive zich binnen de gestelde range bevindt. Treedt de as buiten de range, dan wordt de as gestopt en wordt er een alarm gegenereerd (A07479 of A07480). De as kan alleen nog maar in de andere richting bewogen worden totdat hij weer in de range zit. De softwarelimiet is alleen actief als de as gehomed is en als de functie is geactiveerd (p2582 = 1). Bij de hardwarematige limieten wordt gekeken naar variabelen in de drive die de limieten aangeven. Meestal zijn dit twee snelle ingangen op de control unit waar eindschakelaars zijn aangesloten. Deze signalen zijn negatief schakelend. Deze limieten zijn altijd actief als de functie is ingeschakeld (p2568 = 1). Wanneer een van de limietsignalen laag wordt er een fout gegenereerd (F07491 of F07492) en worden de interne enables weggenomen zodat de drive stopt volgens de Off3 ramp. Als de fout acknowledged is kan de drive alleen in tegenovergestelde beweging draaien totdat tijdens het draaien een positieve flank op het limiet signaal komt. Wanneer de drive alleen een hoog signaal ziet en geen flank, gaat hij ervan uit dat hij tijdens het afremmen over de limiet switch is gegaan. Hij zal alleen in tegenovergestelde richting willen draaien. Wordt de as door een operator handmatig binnen de range gezet, moet de functie met p2568 eerst uit en aan worden gezet voordat de drive weer correct functioneert. Ing. R.T. Valentin Pagina 48 van 110

49 Velocity Profile limitation In het tabblad traversing profile limitation kan het snelheidsprofiel gelimiteerd worden. Boven in het venster is de maximale snelheid in te voeren. Dit gebeurt hier in Length Units per minuut (x1000). Hier wordt deze snelheid omgerekend in rpm en wordt weergegeven wat de maximale snelheid van de motor is zoals bepaald is in de speed control. Het advies is om de maximale snelheid in de speed control gelijk of hoger te zetten dan de maximale snelheid in de positie loop. Ook is de maximale acceleratie en deceleratie in te voeren. Hier is ook te kiezen of de verandering in acceleratie (jerk) te limieteren. Hiermee kunnen trillingen in het systeem voorkomen worden. Een goede waarde voor de jerk zal proefmatig bepaald moeten worden, maar als startpunt kan een vuistregel gebruikt worden: waarde jerk = 10 x waarde acceleratie. Ing. R.T. Valentin Pagina 49 van 110

50 5.3. Refereren Om alle functies van de basic positioner te gebruiken moet de as tenminste eenmaal gerefereerd worden. Functies die niet werken zonder dat er gerefereerd is, zijn absoluut positioneren met direct setpoint selection en alle traversing Block regels. Er zijn verschillende refereeropties aanwezig in de Sinamics regelaar. Hierbij maakt het uit or er gewerkt wordt met een absolute encoder of een relatieve encoder. Een overzicht van de opties is hieronder gegeven. Absolute encoder Relatieve encoder Actief Absolute encoder V adjustment Homing Cam en V encoder zero mark Encoder zero mark V External zero mark V Passief Flying reference V V Het refereren wordt ingesteld in het homing scherm van de basic positioner. Hier is te zien welke digitale en welke parameters belangrijk zijn voor het aansturen van het refereren. In het tweede tabblad is een selectie weergegeven voor het maken van een snelle diagnose. De paramaters kunnen verbonden worden aan andere parameters in de drive; bijvoorbeeld ingangssignalen of communicatiewoorden. Bij het selecteren van een standaardtelegram (110, 111) worden de parameters automatisch verbonden en kunnen niet zonder meer aangepast worden. Ing. R.T. Valentin Pagina 50 van 110

51 Opties die niet gebruikt of niet veranderd hoeven worden, kunnen op een vaste ingestelde waarde gezet worden. Opmerking hierbij is dat de limieten als ze niet gebruikt worden op 1 gezet moeten worden en de override op 100%. Wanneer de dubbelklikt wordt op het homing blok worden de verschillende homing opties zichtbaar Absolute encoder adjustment Absolute encoder adjustment werkt alleen met absolute encoders en bij relatieve encoders is dit scherm ook niet te zien. Met het adjusten wordt de interne waarde van de encoder opgeslagen in het RAM geheugen van de drive en wordt deze gekoppeld aan de home positie die in het scherm kan ingevoerd (p2599). Dit kan alleen gebeuren als starter online is met de drive. Wanneer na het adjusten deze waarde ook naar de compact flash kaart wordt geschreven (copy ram to rom) dan wordt deze waarde na spannignsuitval van de drive bewaard en weet de drive nog steeds de positie van de motor. Dit is het grote voordeel van absolute encoder ten opzichte van relatieve encoders. Ing. R.T. Valentin Pagina 51 van 110

52 Homing Cam en encoder zero mark Wanneer gebruik wordt gemaakt van een relatieve encoder is te kiezen uit 3 actieve homing opties. De eerste is Homing Cam en encoder zero mark. Deze homing optie verloopt in drie stappen, zoeken naar een input, zoeken naar een encoder zero mark, verplaatsen naar de eindpositie. Eerst wordt het cam profiel gestart door referencing start (p2595) hoog te maken en deze gedurende het hele homing proces hoog te houden. De as gaat op zoek naar een hoog signaal op de input, search for reference parameter (p2612). In welke richting hij eerst vertrekt is in te stellen in homing start direction (p2604). Zie onderstaand diagram waar verschillende beginposities weergegeven worden. Wanneer de drive in positieve richting gestart wordt (1) zal hij bij een positieve flank van de input de drive stoppen. Hij zal in negatieve richting terugdraaien totdat hij een negatieve flank op de input heeft gezien en ook een negatieve flank op zijn encoder zero mark. Daarna zal de drive nog een vooral ingestelde afstand (p2600) (in de tekening afstand == 0, de overshoot wordt gecompenseerd) verder draaien voor dat hij het reference point set bitje hoog maakt en de home positie gelijk maakt aan de ingestelde waarde (p2599). Dit houdt in dat het voor het homen niet uitmaakt als de drive tijdens het afremmen de input voorbij schiet; de home positie blijft hetzelfde. Wanneer de drive geen input tegenkomt, maar de positieve limiet (p2614) (2) dan vervolgt hij zijn cam in negatieve richting. Nu zal hij zoeken naar een negatieve flank van de input en daarna in dezelfde negatieve richting zoeken naar een negatieve flank op de encoder zero mark. Wanneer de drive begint met een negatieve beweging (3), dan zal hij ook zoeken naar een negatieve flank, tenzij hij eerst een limiet tegenkomt (4), dan zoekt hij een positieve flank. De snelheden van de verschillende bewegingen zijn apart in te stellen in het blok. Deze snelheden worden vervolgens geschaald met de velocity override die hij de analoge signalen van het blok staat p2646. Ing. R.T. Valentin Pagina 52 van 110

53 Verder houden de bewegingen zich aan het snelheidsprofiel dat ingegeven in bij de Limits van de basic positioner Encoder zero mark De tweede active homing optie is Encoder zero mark. Deze optie is gelijk aan de eerste optie, maar er wordt niet eerst naar een input gezocht. De optie wordt gestart door referencing start (p2595) hoog te maken en deze gedurende het hele homing proces hoog te houden. Zie onderstaand diagram waar verschillende beginposities weergegeven worden. De motor draait in positieve (p2602 = 0) (1) richting totdat een positieve flank op de encoder zero mark gevonden is. Daarna zal de drive nog een vooral ingestelde afstand (p2600) verder draaien voor dat hij het reference point set bitje hoog maakt en de home positie gelijk maakt aan de ingestelde waarde (p2599). Wanneer de motor eerder een limiet tegenkomt dan een zero mark (2), dan zal de draairichting omdraaien en zal er gezocht worden naar een negatieve flank van de zero mark. Wanneer de homing direction negatief is (3) zal er gezocht worden naar een negatieve flank op de encoder zero mark. Als er eerder een limiet wordt bereikt, dan zal de draairichting omdraaien er er naar een positieve flank worden gezocht. De snelheden van de verschillende bewegingen zijn apart in te stellen in het blok. Deze snelheden worden vervolgens geschaald met de velocity override die hij de analoge signalen van het blok staat p2646. Verder houden de bewegingen zich aan het snelheidsprofiel dat ingegeven in bij de Limits van de basic positioner. Ing. R.T. Valentin Pagina 53 van 110

54 External zero mark De derde actieve homing optie is External zero mark. Deze optie is vergelijkbaar met de eerste optie, alleen wordt er niet gezocht naar een encoder zero mark. Een ander verschil is dat hij niet zoekt naar de input van het blok, maar naar een measuring probe. Deze probe kan alleen aangesloten worden op een snelle DI/DO klem en de klem is alleen te kiezen in het blok zelf. Deze klem moet dan wel in de control unit als input geconfigureerd worden. Deze probe moet NO zijn, in plaats van de NC van de input. Echter wordt nog steeds in positieve richting naar een opgaande flank gezocht en in negatieve richting naar een afgaande flank. Ing. R.T. Valentin Pagina 54 van 110

55 Passive homing De functie passief homen kan gekozen worden door de p2597 reference type selection hoog te maken en vervolgens met p2595 het homen te starten. Door om het home blok te klikken en passive homing te selecteren komt het bovenstaande scherm tevoorschijn. Er kunnen maximaal twee snelle ingangen gekozen worden waarop de homing sensoren worden aangesloten. Met bitjes kan gekozen worden naar welke ingang gekeken kan worden op of gekeken moet worden naar een positieve of negatieve flank van het signaal. Het passive homing wordt tijdens een ander bewegingscommando (Joggen, MDI of Traversing Block) gestart. Ing. R.T. Valentin Pagina 55 van 110

56 5.4. Positioneringsopdrachten In de Sinamics S zijn twee verschillende manieren van positioneren mogelijk. Het positioneren kan via Traversing blocks of met Setpoint Direct Specification/MDI. Bij traversing blocks zijn er al positioneringsopdrachten vastgesteld met daarbij behorende snelheden. Doormiddel van selectie bits wordt er een positioneringsopdracht gekozen. De instellingen van de positie opdrachten wordt opgeslagen in Parameters en kunnen online veranderd worden. Bij Setpoint direct Specifications (MDI) wordt via profibus het setpoint en de beweging (relatief of absolute) gestuurd. Hier zijn dus niet al vaste positioneringsopdrachten vastgesteld, maar wordt de positioneer opdracht met de positioneer parameters over profibus gestuurd. Voordat de positioneringsopdrachten kunnen worden gegeven, moet de drive enabled zijn. Dit kan op 2 manieren: Via het Control Logic scherm of de functie koppelen aan de ingang. Of Ing. R.T. Valentin Pagina 56 van 110

57 Traversing blocks Onder Basic Positioner zit het tabblad Traversing blocks. De selectie bits maken binair een keuze voor de positioneringsopdracht. Onder Program->Transvering blocks zijn de positioneringsopdrachten te programmeren. Met de positieve flank van het bit Activate traversing task wordt de positioneringsopdracht gestart. Wel moeten dan de signalen intermediate stop en reject traversing task hoog zijn. In het Program traversing blocks schema wordt aangegeven welk nummer een opdracht heeft. Verder is bij mode in te stellen of het positioneren absolute of relatief moet gebeuren. Onder advance wordt aangegeven of de opdracht is afgelopen na deze regel (END) of dat de volgende regel ook moet worden uitgevoerd (Continue.). Met Continue is het dus mogelijk om verschillende opdrachten achter elkaar uit te voeren met maar 1 start puls. Een van de jobs kan een wacht job zijn. De wachttijd is dan in ms aan te geven. Ing. R.T. Valentin Pagina 57 van 110

58 Belangrijk bij de acceleratie en deceleratie is dat de waardes een percentage zijn van de limits. In de volgende afbeelding is te zien waar de limits terug te vinden zijn. De traversing blocks zijn ook te starten vanuit het control panel. Belangrijk is een enter nadat het Traversing Block nummer is ingevuld. Zonder enter verandert het getal wel in het control panel, maar wordt de waarde niet in de Sinamics S overgenomen. Ing. R.T. Valentin Pagina 58 van 110

59 Direct Setpoint Modification MDI Onder de optie traversing blocks zit de optie Direct Setpoint Modification / MDI. Met deze optie is het mogelijk om direct vanuit de PLC een positioneringsopdracht aan te sturen. In P2651 en P2652 kan aangegeven worden of het absoluut positioneren positief, negatief of via de kortste weg moet. Draairichting P2651 P2652 Kortste weg 0 0 Positief 1 0 Negatief 0 1 Kortste weg 1 1 Ook bij direct setpoint modification /MDI worden de acceleratie en deceleratie snelheden opgegeven in procenten van de limits. Ing. R.T. Valentin Pagina 59 van 110

60 6. Safety integrated Met de safety integrated functionaliteit kan de drive in een veilige situatie gezet worden zonder extra safety relais nodig zijn. De Sinamics S110 kan op 2 manieren Failsafe worden geschakeld: 1) Via I/O op de CU 2) Via Profisafe met een F-CPU De Sinamics S120 kan op 3 manieren Failsafe worden geschakeld: 3) Via I/O op de CU en MM 4) Via drivecliq met de TM54 5) Via Profisafe met een F-CPU In de volgende hoofdstukken worden de failsafe functies beschreven en hoe deze aangesloten moeten worden. Meer informatie over het verder programmeren, regelgeving, toegestane configuraties staat in het handboek Sinamics Safety integrated dat de downloaden is op de support site (zie bijlage B). Daar is ook altijd de laatste informatie te vinden Belangrijk bij veiligheid is dat de hele veiligheidsketting wordt berekend. Een slechte noodstop of relais kan alsnog voor onveilige situaties zorgen. Natuurlijk moet er voordat er electronisch veiligheid wordt aangebracht eerst gekeken worden of het niet mogelijk is de machine mechanisch te beveiligen. Door middel van hekken en kappen kunnen veel onveilige situaties al opgelost worden. Met de safety integrated functionaliteit kan een Sil 2, performance level D veiligheid worden bereikt. Ing. R.T. Valentin Pagina 60 van 110

61 6.1. Failsafe functies Voor de Sinamics S zijn er basic safety functions en extended safety functions. De basic safety functions zijn vrij te gebruiken. De Extended safety functies hebben en licentie nodig per motor. Basic safety functions: 1) Safe Torque Off (STO) Afschakelen van de pulsen van de motormodule. Hierdoor loopt de motor mechanisch uit. 2) Save Stop 1 (SS1) Afremmen met de ramp van OFF3 (P1135) en eindigen met een STO bij een bepaalde snelheid. 3) Safe Brake Control (SBC) Failsafe aansturen van de rem. Bij een power module blocksize is een Safe Brake relay nodig voor deze functie. Extended safety functions: 4) Safe Stop 2 (SS2) Afremmen met de ramp van OFF3 en eindigen met een SOS. 5) Safe operational Stop (SOS) Drive is in de closeloop mode en staat stil binnen een bepaalde marge. 6) Safe Limited Speed (SLS) Het setpoint moet onder een bepaalde snelheid blijven anders wordt er een Stop uitgevoerd. 7) Save Speed Monitor (SSM) Monitoren van de snelheid en geeft een bit als uitgang, maar geen verdere actie. Ing. R.T. Valentin Pagina 61 van 110

62 8) Safe Direction Interface (SDI) Monitoren en of bewaken van de draairichting. (va. Fw4.4) 9) Safely-Limited position (SLP) Bewaking van de positielimiet, safety encoder is benodigd (va. Fw 4.5) Aansturen van de safety functies Sinamics S110 Zowel de basic als de extended safety functies kunnen bij de S110 aangestuurd worden via de Failsafe digitale ingangen of via Profisafe. Voor de extended functies is een licentie nodig. Deze licentie komt op de MMC te staan die in de CU305 dan aanwezig moet zijn. Ing. R.T. Valentin Pagina 62 van 110

63 Sinamics S120 Vanaf de klemmen kunnen alleen de Basic Safety Functions aangeroepen worden. Dit zijn: Safe Torque Off (STO), Save Stop 1 (SS1) en Safe Brake Control (SBC). Via uitgangen van een F-CPU of van een safety relais moeten zowel een ingang op de CU als de EP aansluitingen op de motormodule aangesloten worden. Deze 2 contacten mogen uit dezelfde uitgang of relais komen. Op P9620 moet aangegeven worden welke ingang aangesloten is voor de STO of SS1. De extended safety functionaliteit is alleen vrijgegeven met Profisafe of met TM54F. Een combinatie van Profisafe en TM54F is niet mogelijk in een CU. Bij verschillende CU s in een project kunnen wel combinaties van de aanroep voor Failsafe functies over TM54F en Profisafe geprogrammeerd worden. De volgende hardware is nodig bij Profisafe of TM54F configuraties: Control Unit CU310 vanaf: 6SL3040-0LA00-0AA1/6SL3040-0LA01-0AA1 Control Unit CU320 vanaf: 6SL AA1 and version C Motor Modules booksize eindigend op:...a3 en hoger Power Modules blocksize Control Unit Adapter 31 vanaf: 6SL3040-0PA00-0AA1 Belangrijk bij de S110 en S120 is dat de motor een sinus cosinus encoder heeft met een signaal van 1Vtt. Dit signaal wordt dubbel ingelezen en kan daarom werken als een failsafe signaal. Het maakt niet uit of de encoder een incrementele of absolute encoder is. Ing. R.T. Valentin Pagina 63 van 110

64 6.3. Safety settings in de drive De safety instellingen voor de drives zijn alleen online te bereiken. Voor de Sil 2, Klasse 3 certificatie moet de afhandeling dubbel worden gedaan in de CU320. Dit betekend dus dat alle parameters dubbel moeten worden ingesteld. Om te voorkomen dat er instellingsfouten komen, kan alles maar 1 keer worden ingesteld. Daarna kan met de knop Copy Parameters de instellingen worden gecopieerd naar de 2 e set failsafe parameters. Qua hardware wordt de safety door 2 processoren afgehandeld. Deze zijn vedeeld over de CU en de PM. De Safety integrated instellingen zijn alleen online te veranderen en staan onder de Drive -> Functions -> Safety Integrated. Als eerste moet de knop change settings worden ingedrukt. Hierdoor worden de safety controle uitgeschakeld en moet de drive stil staan. Als er een paswoord is ingevuld moet deze ook ingevuld worden. Default is het paswoord 0. Voor de Basic safety functies moet STO/SBC/SS1 via terminal geselecteerd worden. Onder Save Stop 1 Delay time kan ingevuld worden hoe lang de motor moet afremmen voordat de STO wordt geactiveerd. Het afremmen gebeurd met de ramp snelheid ingevuld in P1135 voor de OFF3. De tijd wordt in seconde ingevuld. Met de knop copy parameter wordt de tijd in de 2 e parameterlijst in ms ingevuld. Achter de knop safe standstil en Extended settings staan de instellingen voor de klemingangen. Ing. R.T. Valentin Pagina 64 van 110

65 De Coincidence monitoring is de maximale tijd waarin de ingangen verschillend mogen zijn. Als die tijd wordt verstreken zal een STO worden uitgevoerd en de motor dus electrisch losgekoppeld. In dit extended scherm is ook de Forced dormant error detection of the shutdown. Hier staat een tijd waarin minimaal 1 keer de noodstop gebruikt moet worden. Als het langer duurt, zal er en warning gegeven worden dat het systeem getest moet worden. Als uit de veiligheids analyse blijkt dat de noodstop actie niet zo vaak getest hoeft te worden, kan deze tijd verhoogt worden. Voor de extended functies is er te kiezen tussen Terminal (S110), TM54F (S120), Profisafe (S110/S120) of een combinatie van Terminal met Profisafe of TM54F. Onder Freigaben moeten de Safety functions ge-enabled worden. Bij Configuration moet het profisafe adres Hexadecimaal worden ingevuld als er gebruik gemaakt wordt van Profisafe communicatie. Verder kan hier de monitoring cycle clock en een signaal voor het testen ingevuld worden. Ing. R.T. Valentin Pagina 65 van 110

66 Als alles is ingesteld kunnen de parameters gecopieerd worden met de knop Copy Parameters. Hierna moet met de knop activate settings de parameters opgeslagen worden in de drive. Er kan gekozen woren voor updaten van het complete project of alleen de as om direct alle variabelen ook op de CF kaart op te slaan. Hieronder de drie schermen voor de safety functie instellingen. Het eerste scherm is voor de STO en SBC: Bij Safestops kunnen de rampdown snelheden aangegeven worden voor de SS1 en SOS. Bij het scherm Safe Limited Speed wordt de maximale veilige snelheid aangegeven. Krijgt de drive een hoger setpoint, dan zal er een stop reactie worden getriggerd. Deze stop actie kan zelf bepaald worden tussen Stop A...D. Bij Safestops zijn de instellingen van deze Stop A..D gegeven. Ing. R.T. Valentin Pagina 66 van 110

67 6.4. TM54F De Failsafe module TM54 F heeft 10 dubbele veilige ingangen en 4 Failsafe uitgangen. In de projectboom staat de TM54 F module als input/output component onder de CU320. In de Safety Integrated tab van de TM54F zijn de settings van de TM54F in te stellen. Met de knop change settings en het wachtwoord kunnen de instellingen veranderd worden. Onder Configuration kunnen de drives aan drive groepen worden gekoppeld. De TM54F heeft 4 drive groepen en kan maximaal 6 drives Failsafe schakelen. Als meerdere drives in een drive groep zitten, krijgen deze dezelfde Failsafe functies en F I/O. Bij de instellingen van de drive zelf kunnen per drive de vertragingen ingegeven worden. Bij het opstarten van de Sinamics moeten de Failsafe functies getest worden. Deze test moet geregeld gehouden worden. De instellingen hiervoor staan in het rood omrande gedeelte. Daar boven wordt de safety cycle clock ingesteld en de discrepancy time. Als de ingangen langer dan de discrepancy tijd verschillende waardes geven, zal de drive een Stop A uitvoeren. Hieronder staat de waarschuwing die naar voren zal komen als een test nodig is. Met deze waarschuwing kan de drive gewoon draaien. Onder de eerste melding staan de meldingen die komen als de test actief is. Zodra het testbit weg is en de test is afgerond vervallen de meldingen automatisch. Ing. R.T. Valentin Pagina 67 van 110

68 Onder inputs is aan te geven hoe de ingangen aangesloten zijn. Er kan hier gekozen worden voor beide contact normaly closed of een combinatie van normaly closed en normaly open. Voor elke dubbele ingang kan deze keuze apart ingesteld worden. Bij de uitgangen kunnen verschillende Failsafe statussen in een & functie gekoppeld worden aan een uitgang. Deze dubbel bedraadde uitgang kan worden gekoppeld aan bijvoorbeeld een F-CPU of als ingang van een ander TM54 F. Per drive groep kunnen ingangen aan Failsafe functies gekoppeld worden. De Failsafe functies die niet gebruikt worden, moeten op Statically inact (255) worden gezet. Ook kan per drive groep de Safe State worden geconfigureerd. Na het instellen van alle Failsafe functies, moeten deze instellingen gecopieerd worden naar de tweede plaats in de parameter set. Alleen als het gecopieerd is naar 2 verschillende plaatsen, kan de drive failsafe werken. De knop Copy parameters staat in het eerste scherm onder de Safety Integrated tab van de TM54F. Hierna kan met Activate Settings de veranderingen worden opgeslagen en via copy RAM to ROM op de CF kaart opgeslagen worden. Ing. R.T. Valentin Pagina 68 van 110

69 6.5. Profisafe Telegrammen De Sinamics S120 safety functies kunnen via Profibus aangestuurd worden door een F-CPU. Naast de gewone Siemens Telegrammen is een Profisafe telegram nodig. Het Profisafe telegram bevat een deel data en ook een deel failsafe communicatie. De Failafe communicatie controleert of de data goed is overgezonden Het Profisafe drive telegram bestaat 6 bytes sturen en 6 bytes lezen. Het eerste woord is het control woord en status woord. De andere 4 bytes zijn voor het Failsafe protocol om de data Failsafe te versturen. Onder de Sinamics ->Communications is het safety telegram extra toe te voegen. In Step 7 ziet het er dan als volgt uit met een veiligheids PLC en eventuele extra ET200 staitons voor de I/O. Bij de instellingen van het safety telegram is het veiligheidsadres (F_Dest_Add) en de watch dog F_WD_Time terug te vinden. Het veiligheidsadres moet in Starter worden ingevuld. De watchdog moet in het begin niet te klein worden ingesteld. Bij waardes onder de 150 ms kan het voorkomen dat de safety connectie niet kan worden geactiveerd. Ing. R.T. Valentin Pagina 69 van 110

70 7. Sinamics S in een S7 project De meest gebruikte manier om een Sinamics S drive aan te sturen door een PLC is via het ProfiDrive protocol. Dit protocol maakt gebruik van gestandaardiseerde en/of Siemens-specifieke telegrammen voor de communicatie. Deze communicatie kan via profibus of via profinet verlopen. In paragraaf 5.1 wordt uitgelegd hoe de communicatie tussen de Drive en de PLC ingesteld moet worden. In Paragraaf 5.2 wordt besproken hoe drives op een eenvoudige manier via FB202 kunnen worden aangestuurd. In paragraaf 5.3 wordt een uitgelegd hoe de drives via FB283 aangestuurd kunnen worden. Deze laatste dunctieblok heeft meer functionaliteit maar is minder gebruiksvriendelijk Sinamics S invoegen in de hardware configuratie Omdat in altijd via het profidrive protocol wordt gecommuniceerd, is het aansturen van een drive die aangesloten is via profibus niet heel anders dan het aansturen van een drive die aangesloten is via profinet. De enige verschil zit in de instellingen in de hardware configuratie. In paragraaf wordt uitgelegd wat de instellingen in de hardwareconfiguratie moeten zijn wanneer gebruikt wordt gemaakt van de software Drive ES. In dat geval kan het drive project in het step7 project worden geïntegreerd. In paragraaf worden de instelling behandeld wanneer gebruik wordt gemaakt van de software Starter (stand alone). Deze twee paragrafen wordt een profibus drive als voorbeeld genomen. In paragraaf wordt kort behandeld wat de verschillen zijn in instelling bij een profinet drive. Ing. R.T. Valentin Pagina 70 van 110

71 Drive toevoegen in een geïntegreerd project De MDI functies zijn vanuit Step7 via profibus aan te sturen. Met Drive ES, S7-Technology of Simotion Scout kunt u direct vanuit de Simatic Manager Starter openen. In de hardware configuratie van de PLC moet een Sinamics S110 CU305 DP worden gekoppeld aan de profibus string. De eerste popup scherm is voor het profibus adres van de CU305. Deze wordt aangegeven met de dipswitches aan de voorkant van de CU onder het blauwe kapje. Ing. R.T. Valentin Pagina 71 van 110

72 Daarna kan onder Configuration het telegram gekozen worden. Deze telegrammen zullen we later vanuit Starter aanwijzen en dus hoeft hier nog niets ingevuld te worden. Onder General kan de naam van de module ingegeven worden. In de Simatic Manager is nu onder de PLC de Sinamics S110 te zien. Vanuit de Simatic Manager kan deze geopend worden met een dubbele click. In Starter kan nu online gegaan worden met de Sinamics en daarna kan het project geupload worden vanuit de drive naar de PC. Hierdoor worden de instellingen van de drive geupload naar het Step7 project. Om te communiceren met de CPU moet het telegram type ingesteld worden. Dit kan alleen als Starter niet online is. Onder Sinamics -> Configuration zijn de message frames in te vullen. Eerst was de drive stand alone en stond hier Free telegram with BICO met 0 woorden zenden en 0 woorden ontvangen. Om de Basic Positioner opties aan te kunnen sturen over profibus is voor de Servo het telegram 110 nodig. Bij het kiezen van Siemens telegram 110 worden 12 woorden ontvangen en 7 woorden gezonden door de Sinamics. Door het kiezen van een standaard telegram worden direct de profibus woorden ook gekoppeld aan de parameters van de drive. Met de knop Transfer to HW Config wordt direct de hardware configuratie aangepast op deze telegrammen. Ook de I/O adressen worden dan gekoppeld aan dit telegram. Ing. R.T. Valentin Pagina 72 van 110

73 Na het instellen van de telegram types en het koppelen van de I/O adressen moet de hardware configuratie gedownload worden. Voor de S110 is ook de communicatie veranderd en daarom zal deze ook gedownload moeten worden. Daarbij natuurlijk een copy RAM to ROM om alle parameters vast te houden na een spanningsuitval. Zodra de PLC in Run is en de S110 is via profibus verbonden, zal de COM LED op de voorkant van de S110 groen moeten branden. In de andere gevallen zal de onderstaande tabel meer informatie kunnen geven. Ing. R.T. Valentin Pagina 73 van 110

74 Drive toevoegen met GSD file Als in de hardware configuratie niet de Sinamics S110 voor komt, kan deze geimporteerd worden als GSD file. GSD files zijn algemene files voor een Profibus slave. In de GSD file staat hoe de data is opgebouwd die naar de Profibus master wordt gecommuniceerd. De GSD file die hoort bij de firmware in de drive is te downloaden vanaf internet. Voor de S120 staat de GSD file op de CF kaart in de Sinamics S120 in de map: Siemens/Sinamics/Data/CFG. De GSD file van internet of van de CF kaart bij een S120 kan het beste gecopieerd worden naar een temp file op de PC. Hierna kan ik in de hardware configuratie het GSD file worden geïnstalleerd. Deze optie zit in het menu onder Options -> Install GSD file Met de browse knop kan de CFG map worden gegaan geopend en alle GSD bestanden geïnstalleerd. In de hardware configuratie is onder profile standard -> Profibus DP -> Additional Field Devices -> Drives de Profibus DP slave voor alle Sinamics S 110 modules. Deze kan in het profibus netwerk gesleept worden met een Telegram 390 voor de CU en een Telegram 110 voor de drive. Ing. R.T. Valentin Pagina 74 van 110

75 In Simatic Manager is de Sinamics niet terug te vinden onder de CPU. Hier moet (net zoals bij een Sinamics zonder PLC) de Sinamics worden ingevoegd met Insert -> Program -> Sinamics. In het Sinamics project moeten de Telegrammen nog goed gezet worden en de configuratie gecontroleerd worden. Dit is in het vorige hoofdstuk al bepaald. Omdat nu Starter niet geïntegreerd is, zal de Transfer to HW Config functie niet werken. Ing. R.T. Valentin Pagina 75 van 110

76 Profinet drive in een Project Profinet drive kunnen zowel gebruikt worden in een project met losse GSD files als bij geïntegreerde projecten. In deze paragraaf wordt kort stilgestaan bij de verschillen ten opzichte van een profibus drive. GSDML De algemene files voor profinet devices zijn niet GSD files maar GSDML files. Als in de hardware configuratie niet de Sinamics S110 voor komt, kan deze geimporteerd worden. De GSDML file die hoort bij de firmware in de drive is te downloaden vanaf internet. Voor de S120 staat de GSDML files op de CF kaart in de Sinamics S120 in een archive PNGSD.ZIP in de map: Siemens/Sinamics/Data/CFG. Wanneer dit archive uitgepakt wordt, kan de file op een vergelijkbare manier worden toegevoegd aan de library. Ing. R.T. Valentin Pagina 76 van 110

77 Invoegen in hardware configuration In de hardware configuratie is de connectie tussen de PLC en de Drive te maken. Bij Profinet wordt niet gesproken van een Master en een slave, maar van een controller en een device. Het configureren van een controllerdevice verbinding verschilt op een aantal punten van een master-slave verbinding. Wanneer een CPU met profinet mogelijkheden in de hardwareconfiguratie wordt gesleept, wordt meestal de profinet IO string automatisch aangemaakt. Is dit niet het geval, rechtsklik dan op de PN-IO poort van de PLC en kies insert Profinet IO system. Sleep uit de catalog de juiste drive in het project. Vul het IP adres. En druk op OK Rechtsklik op de drive en kies Object properties. Vul dezelfde device name in als in de drive is gezet (zie paragraaf 3.4.2). Zorg dat het vinkje Assign IP address via IO controller aanstaat. Druk op OK. Selecteer het juiste telegram en save en compile de configuratie. Ing. R.T. Valentin Pagina 77 van 110

78 7.2. Aansturen positioneeringsacties met functieblok 202 Voor het aansturen van de positionerings acties is een voorbeeld FB202 gemaakt. Deze bouwsteen is door Remco Valentin van Siemens Nederland uitgebreid naar een bouwsteen die zowel MDI als Traversingblocks kan aanroepen. FB202 is geschikt gemaakt voor zowel de S110 als de S120 met profibus en telegram type 110. De FB is een voorbeeld FB en wordt niet verder gesupport. Er kunnen geen rechten aan de FB ontleend worden Invoegen in project De FB202 wordt verspreidt als een AWL file. Dit is een external source die in Step 7 geimporteerd moet worden in de Source map. Als de source gecompileerd word, wordt de FB202 samen met hulp FB s en structs aangemaakt Ing. R.T. Valentin Pagina 78 van 110

79 Configureren functieblok Overal in het programma kan FB202 worden aangeroepen. In het voorbeeld gebeurt het in OB1 en wordt DB202 als datablok eraan gekoppeld. Belangrijk bij het PZD_Address is dat het startadres van de profibus ingangen en uitgangen hetzelfde is. Het Drive nummer is te vinden in het configuratie scherm van de CU bij de telegram types. De MDI_Mode geeft aan hoe er gepositioneerd moet worden. Dit kan absoluut of relatief zijn. Voor modulo assen is er ook de optie bij absoluut positioneren om de draairichting te bepalen (positief of negatief). De waarde voor de MDI_mode wordt hexadecimaal in P2654 gezet. MDI Mode hexadecimaal Absoluut positioneren Relatief positieneren Positief absoluut positioneren modulo as Negatief absoluut positioneren modulo as xx0x xx1x xx2x xx3x Ing. R.T. Valentin Pagina 79 van 110

80 Testen functieblok In een VAT tabel zijn de variabelen aan te sturen voor een eerste test. Let bij het aansturen dat eerst de drive zijn enable puls krijgt, daarna de MDI wordt geactiveerd en dan pas het start signaal wordt gegeven. Mocht het enable signaal geen positieve flank zien, zal de drive niet worden ge-enabled ook al staat de Drive enable bit hoog. Dit geldt zowel voor het testen met de VAT tabel als later in het programma. De Override is een percentage van de snelheid die ingegeven wordt. Deze mag maximaal op 100% staan. Om de traversing blocks te starten zal de variabele Activate MDI mode uit moeten staan. Met Start positioneren wordt de traversing task gestart. Ing. R.T. Valentin Pagina 80 van 110

81 Download problemen bij oude kleine PLC s Een veel voorkomend probleem is dat het nummer FB202 te hoog is voor kleinere PLC s. In dat geval moet de FB een ander nummer krijgen als bv FB20. Voor de rename functie moet de FB in Simatic Manager met de rechter muis worden geselecteerd. In de bouwsteen wordt gebruik gemaakt van SFB52 en SFB53 voor error afhandeling. Deze systeem bouwstenen zitten alleen in de nieuwere PLC s die FW V2.0 of hoger hebben en Profibus DPV1 slaves ondersteunen. Is de PLC ouder dan FW V2.0 dan komt bij downloaden dezelfde melding alleen bij details het volgende. In dit geval moeten netwerk 27 en 28 verwijderd worden. In die netwerken wordt namelijk SFB52 en SFB53 opgeroepen. Ing. R.T. Valentin Pagina 81 van 110

82 FB202 met een Profibus CP kaart In enkele gevallen heeft de PLC geen profibus poort. Hierdoor kan de S110 niet direct via profibus als slave aan de CPU gekoppeld worden. Om toch deze koppeling te hebben is een CP nodig. Deze CP is ook profibus master. De modules achter de CP kaarten hebben ook I/O adressen, maar deze I/O adressen hebben niets met de I/O adressen van de PLC te maken. De data die wordt binnen gehaald in de CP kaart moet met Functie Blokken naar een Datablok worden geschreven. Hierdoor is het mogelijk dat er meerdere keren een I/O adres 0 in de hardware configuratie staat. Het aansturen van de positioneringsfuncties in de S110 gaat nu niet meer met alleen de FB202. Voor de FB 202 moet eerst de data uit de CP kaart wordt gelezen en naar de DB202 over gezet worden. Dit kan in OB1, maar ook ergens anders in een losse FC. De functies voor het uitlezen van de CP kaart en schrijven naar de DB202 ziet er als volgt uit: De lengte die ingelezen moet worden met FC2 DP_RECV is het complete I/O bereik wat gebruikt wordt. Is het hoogste ingangs adres 13, dan moet er van 0.0 tot 13.7 ingelezen worden, wat 14 bytes is. Deze 14 bytes worden daarna met SFC 20 Blockmove gecopieerd naar het recieve gedeelte van DB202. Ing. R.T. Valentin Pagina 82 van 110

83 In netwerk 3 wordt FB 202 opgeroepen. Hiervan kunnen alleen de ingangen van bedraad worden. De uitgangen kunnen later in het project uit DB202 direct gelezen worden. In FB202 moeten de communicatie netwerken weggehaald worden. Dat zijn: NW 2: Read data from drive NW 23: Write data to drive NW 27: Write parameter number to drive NW 28 Get error number from drive Door FB 202 wordt in DB202 data klaar gezet die naar de S110 gestuurd moet worden. Deze data kan met een blockmove en FC1 DP_Send naar de Drive gestuurd worden. In het voorbeeld zijn DP_RECV en DP_SEND van FC2 en FC1 omgenoemd naar FC72 en FB71, omdat er in het project al FC1 en FC2 werd gebruikt. Ing. R.T. Valentin Pagina 83 van 110

84 De datablokken DB 71 en DB 72 worden alleen gebruikt als tussen DB s en kunnen gevuld worden met temperary place holders. De DB s moeten minstends even groot zijn als de data die wordt gelezen of geschreven uit de drive. Voorbeeld lege DB71 Hieronder een deel van DB202 wat wordt gezonden(send) en wordt ontvangen (Receive). De ontvangen variabelen kunnen verder in het programma worden gebruikt als terug gave signaal van bijvoorbeeld positie of drive enabled. Ing. R.T. Valentin Pagina 84 van 110

85 7.3. Aansturen Sinamics met functieblok 283 Functieblok 283 is een officieel vrijgegeven functieblok om Sinamics drives vanuit de S7 omgeving aan te sturen. Buiten de Sinamics S110 en S120 kunnen dus ook de Sinamics G drives aangestuurd worden. Het blok wordt regelmatig geüpdate. Deze handleiding is geschreven met versie 2.1. Het functieblok is te downloaden als project van de supportpagina. Deze getting started zal aangeven hoe het functieblok gebruikt kan worden in een step7 programma. Achtergrondinformatie en details zijn te vinden op de supportpagina, ook op bovenstaande link Algemeen Functieblok 283 maakt gebruik van een instance db waar de interne data bijgehouden wordt, en van een apart datablok waarmee het blok aangestuurd kan worden. De eigen instance db mag alleen door het functionblok zelf gebruikt worden, dus niet door het verdere programma. Alle relevante parameters om de drive aan te sturen en statussen uit te lezen staan in de aparte motor-db. Het functieblok kan direct vanuit OB1 of OB35 worden aangestuurd, of kan geplaatst worden in een andere functie. Om meerdere drives vanuit hetzelfde programma aan te sturen kan gebruik worden gemaakt van de multiple instance mogelijkheden van Step7. Door elke motor wordt een nieuwe instance van het functieblok in het programma gezet. In interne data van de FB283 blokken wordt vervolgens gezamenlijk in de instance DB van het nieuwe functieblok geplaatst. Dit zorgt ervoor dat er minder DBs nodig zijn wat een overzichtelijker programma oplevert. Wel is voor elke drive een aparte motor-db benodigd. Ing. R.T. Valentin Pagina 85 van 110

86 De motor-db wordt opgebouwd uit verschillende user defined types (UDT). Door verschillende UDT s aan de DB toe te voegen, kan er bepaald worden welke functies FB283 krijgt In het voorbeeld project zijn een aantal DB s al aangemaakt. In bovenstaande afbeelding is te zien welke combinaties mogelijk zijn. In het voorbeeld project zijn een DB70 DB71 DB72 aantal DB s aangemaakt die gebruikt kunnen worden. In deze DB s zijn alle optionele UDT s toegevoegd en bieden dus de volledige functionaliteit. Mocht hiervan afgeweken worden, dan zal de DB zelf samengesteld moeten worden. Het functieblok is geschikt om te communiceren met drives via standaard telegram 1 of Siemens telegram 110 of 111. Standaard telegram 1 is het meest eenvoudige telegram dat gebruikt kan worden voor speed controlled drives. Telegram 110 en 111 is geschikt voor position controlled drives. Het enige verschil tussen de telegrammen is dat met telegram 111 een extra encoder ingelezen kan worden. De telegrammen kunnen altijd in de motordb worden teruggevonden bij dbx en verder en dbx212.0 en verder. Functie Te gebruiken UDT: Te testen met: Aansturen van de drive UDT_SpeedControl VAT70_SpeedControl met een speed setpoint Aansturen van de drive UDT_TVB+MDI_TLG110 of VAT7x_MDI via MDI UDT_TVB+MDI_TLG111 Aansturen van een drive UDT_TVB+MDI_TLG110 of VAT7x_TVB met een traversing block UDT_TVB+MDI_TLG111 Lezen of schijven van een UDT_Basis VAT7x_Parameter parameter in de drive. Lezen of schrijven van UDT_Basis VAT7x_Para_1_10 maximaal 10 parameters tegelijk Lezen of schrijven van UDT_TVB+MDI_TLG110 of VAT7x_TVBsingle een traversing block in de drive UDT_TVB+MDI_TLG111 Lezen of schijven van UDT_64TraversingBlocks VAT7x_TVBblock maximaal 64 traversing blocks tegelijkertijd Uitlezen van alle huidige fouten en waarschuwingen in de drive. UDT_faultbuffer VAT7x_FaultBuffer Ing. R.T. Valentin Pagina 86 van 110

87 Elke functie van het FB283 kan getest worden met een watchtable. Deze watchtables worden ook bij het voorbeeldproject meegeleverd. De watchtables werken alleen als de motor-db dat gebruikt wordt bij FB283 hetzelfde nummer heeft als in het voorbeeldproject. Is dit niet zo, dan moet de watchtable worden aangepast. EN NR_ACHS_DB LADDR LADDR_DIAG WR_PZD RD_PZD CONSIST RESTART AXIS_NO ENO Enable blok Nummer bijbehorende motor-db Eerst profibus/profinet adres van drive Diagnose adres van drive Pointer naar range van stuurwoorden in motor-db Pointer naar range van statuswoorden in motor-db Herstart initialisatie van blok As-nummer Blok succesvol uitgevoerd Ing. R.T. Valentin Pagina 87 van 110

88 Kopieren vanuit standaard project Zorg dat de drives geconfigureerd zijn met starter. Zorg dat een step7 project is aangemaakt waarin de PLC en de drives in de hardwareconfiguratie zijn opgenomen en het gewenste telegram is ingesteld. Open in de simatic manager het voorbeeld project. Kopieer het functieblok F283 van het voorbeeldproject in de blocks map van het nieuwe project. Kopieer de benodigde UDTs Voor speedcontrolled assen met telegram 1 worden in dit project de volgende UDT s gebruikt - UDT30000 Basis - UDT30009 SpeedControl - UDT30002 FaultBuffer Een alternatief is het gebruik van UDT ipv UDT Hierbij is de aansturing van het blok anders. Deze UDT en bijbehorende DB en watchtables worden in deze getting started niet behandeld. Meer informatie op Voor positioncontrolled assen met telegram 110 worden in dit project de volgende UDT s gebruikt - UDT30000 Basis - UDT30010 TVB+MDI_TLG110 - UDT TraversingBlocks - UDT30002 FaultBuffer Kopieer voor de snelheidgestuurde drive voorbeeld DB70 eenmaal in het project. Geef hem een andere naam (Motor_1_speed). Doe hetzelfde voor de positie gestuurde drive met DB71 (Motor_2_position). Wanneer meerdere motoren met dezelfde telegram aangestuurd moeten worden, kan de voorbeeld motor-db gekopieerd worden en opnieuw in het project worden geplakt. De nieuw db krijgt dan een ander nummer. Dit zorgt er wel voor dat de watchtables eerst aangepast moeten worden voordat ze gebruikt kunnen worden om te testen. Ing. R.T. Valentin Pagina 88 van 110

89 Kopieer ook de Watchtabellen die beginnen met VAT70 en VAT71 in het project om later te kunnen testen. Sluit het voorbeeldproject weer af Configureren functieblok In deze getting started wordt een programma gemaakt voor de aansturing van 2 motoren. De eerste motor is snelheid geregeld en wordt aangestuurd met telegram 1. De tweede motor is positie geregeld en wordt aangestuurd met telegram 110. Maak een nieuw functieblok aan FB100. Zorg dat het vinkje multi instance capability aanstaat. Open OB1. Sleep FB100 in het eerste netwerk. Maak DB100 aan als instance-db van FB100.Sla OB 1 op,sluit hem af en open het blok FB100. Sleep vanuit de library functieblok 283 in het eerste netwerk. Rechtsklik erop en kies change to multiple instance call. Geef de instance de naam Motor1speed. Maak een nieuw netwerk aan en ook hierin een FB283. verander de blok weer in een multiple instance call en geef de instance de naam Motor2position Ing. R.T. Valentin Pagina 89 van 110

90 Configureer nu de ingangen van beide functieblokken NR_ACHS_DB Motor1 is de snelheid geregelde drive. Uit het voorbeeldproject is DB70 gekopieerd voor motoren met telegram 1. Kies dus voor NR_ACHS_DB : 70. Motor2 is de positiegeregelde drive. Uit het voorbeeldproject is DB71 gekopieerd voor motoren met telegram 110 Kies hier voor NR_ACHS_DB : 71 LADDR en LADDR_DIAG Open de hardware configuratie. Zoek op wat het eerste adres is van het telegram van de snelheidsgeregelde drive. Vul dit nummer in bij LADDR. Zoek ook het diagnostic adres op van de drive op, bij profinet is het diagnostic address as-specifiek. Bij de profibus drives heb je een diagnostic address per control unit die te vinden is onder de properties van de drive. Vul het adres in bij LADDR_DIAG.. Profibus drive Ing. R.T. Valentin Pagina 90 van 110

91 Profinet drive Ing. R.T. Valentin Pagina 91 van 110

92 WR_PZD en RD_PZD Bij WR_PZD moet een pointer worden ingevuld naar een adres in de bijbehorende motor-db waar de stuurwoorden staan. De stuurwoorden beginnen in alle gevallen bij dbx De lengte van de pointer moet overeenkomen met de lengte van het telegram (in bytes). Telegram 110 stuurt bijvoorbeeld 7 woorden, dus de lengte is 14 byte. Voor de snelheid geregelde motor met telegram 1 moet dus ingevuld worden: P#db70.dbx172.0 byte 4 Voor de positie regelde motor met telegram 110 moet dus ingevuld worden: P#db71.dbx172.0 byte 24 Bij WR_PZD moet een pointer worden ingevuld naar een adres in de motor-db waar de statuswoorden staan. De statuswoorden beginnen in alle gevallen bij dbx Ook hier moet de lengte van de pointer moet overeenkomen met de lengte van het telegram (in bytes). Voor de snelheid geregelde motor met telegram 1 moet dus ingevuld worden: P#db70.dbx212.0 byte 4 Voor de positie regelde motor met telegram 110 moet dus ingevuld worden: P#db71.dbx212.0 byte 14 Consist, Restart Vul in een memorybitje in bij consist en restart. Consist moet later true zijn en restart false. Wanneer een always_high bitje en een always_low beschikbaar is, kan deze ook ingezet worden. Axis_NO Ga naar het project in starter. Open de message frame communication. Het drive object nummer staat genoemd in de kolom no.. Vul dit nummer in als byte bij AXIS_NO. Ing. R.T. Valentin Pagina 92 van 110

93 Downloaden De datablokken zien er nu uit als hiernaast. Voordat hij kan worden gedownload, moet de instance db db100 opnieuw worden aangemaakt, omdat deze is gewijzigd door het toevoegen van twee instances van FB283. Sla FB100 op (lees de melding) en sluit het blok. Open OB1. Er is te zien dan DB100 cursief rood wordt weergegeven, als teken dat deze niet up to date is. Klik twee keer op DB100 en de melding verschijnt of DB100 opnieuw aangemaakt moet worden. Druk op ja en sla het blok op. Ga naar Simatic Manager. Selecteer de blocks map en download hem naar de CPU. Ing. R.T. Valentin Pagina 93 van 110

94 Testen functies Met de meegeleverde VAT tabellen sturen direct variabelen aan die in de motor-db s staan. Met de tabellen kan dus eenvoudig worden nagegaan welke variabelen in het programma verwerkt moeten worden. En in welke volgorde deze aangestuurd moeten worden. Voor elke functie van FB283 is een aparte VAT tabel gemaakt. De werking van zowel de functie als de tabel wordt hieronder besproken. Speed control Met tabel VAT70_Speedcontrol is de motor aan de sturen door direct het stuurwoord te veranderen. De eerste regel laat het gehele STW1 zien. Regel twee is een voorbeeld hoe met een bit uit het stuurwoord de drive aangestuurd kan worden; de drive on/off schakelen. Door andere bits aan te sturen kunnen meer functies aangestuurd worden (OFF3 commando 173.2, fout acknowledgen 173.7). De bits zijn te vinden in de bijbehorende motor-db vanaf dbx In regel 3 is het speedsetpoint (nsoll_h) in te voeren dat genormaliseerd is met parameter p2000 in de drive. Het normaliseren gebeurt volgens onderstaande formule: N drive = nsoll_h /16384 * p2000 waarbij nsoll_h tussen de (-200% van p2000) en (199.99% van p2000) moet liggen. Vanaf firmware versie v4.4 is Onder is het statuswoord (ZSW1) te zien en de actuele p2000 een referentie toerental snelheid, weer genormaliseerd met p2000. Wanneer in RPM. Bij eerdere versies is enkele bits uit het woord nodig zijn, zijn deze te vinden in p2000 in frequentie (Hz) de motor-db vanaf dbx Voor een eerste test kunnen de volgende waarden voor het stuurwoord gebruikt worden: 16#047E: Standby, er kan gestart worden met Aus1 bit. 16#048E: Acknowledge drive object error Ing. R.T. Valentin Pagina 94 van 110

95 Parameter lezen/schrijven In Vat7x_parameter zijn alle variabelen weergegeven die nodig zijn om een enkele parameter van de drive te lezen of te schrijven. Bij tasksi en ind moet het parameternummer en de index van de waarde ingevuld worden. Als de parameter geen index moet er een nul ingevuld worden. Om de waarde te lezen moet vervolgens bit RD gezet worden. De waarde verschijnt in het data veld. Om een waarde te schrijven moet bit WR gezet worden, waarna de waarde in het data veld naar de regelaar geschreven wordt. Tijdens het lezen/schrijven wordt het busy bit hoog. Als de actie klaar is wordt het done bit gezet. Bij een fout tijdens het lezen/schrijven wordt het error bit gezet en wordt een errorcode in de variabele errornumbr geschreven. En overzicht met foutcodes is te vinden in Bijlage C P 2000 [0] Lezen Schrijven Ing. R.T. Valentin Pagina 95 van 110

96 Parameters tegelijkertijd lezen/schrijven In Vat7x_para_1_10 zijn alle variabelen weergegeven die nodig zijn om meerdere parameters van de drive te lezen of te schrijven. Er kunnen maximaal 10 parameters tegelijktijd worden gelezen of geschreven. Hiervoor zijn 10x de velden chain_pnu, chain_ind en chain_data beschikbaar. De eerste twee zijn om het parameternummer en index in te voeren. In het data veld wordt de gelezen waarde getoond of de waarde ingevoerd die naar de drive geschreven moet worden. Om dit commando te gebruiken moet de waarde in het veld tasksi worden gevoerd. Vervolgens worden in het ind veld en het data veld de nummers van het eerste en laatste parameterveld ingevoerd. Dus wanneer de eerste drie parameters gelezen moeten worden moet bij ind 1 ingevuld worden en bij data eerste parameter Lezen Schrijven laatste parameter P 2000 [0] Voor het lezen van data moet het rd gezet worden, het schrijven gebeurt met het zetten van het wr bit. Tijdens het lezen/schrijven wordt het busy bit hoog. Als de actie klaar is wordt het done bit gezet. Bij een fout tijdens het lezen/schrijven wordt het error bit gezet en wordt een errorcode in de variabele errornumbr geschreven. En overzicht met foutcodes is te vinden in bijlage C. Ing. R.T. Valentin Pagina 96 van 110

97 Foutcodes ophalen In Vat7x_FaultBuffer zijn alle variabelen weergegeven die nodig zijn om de foutcodes van der drive te lezen. Om deze functie te selecteren moet in de variabele tasksi de waarde worden ingevuld. Door de parameter RD te zetten worden gegevens van maximaal 8 huidige fouten kunnen uitgelezen worden uit de drive. De gegevens zijn, foutcode, foutnummer (gelijk aan foutcode), time-of-day van de fout en extra informatie behorende bij de fout. Wanneer er geen fout aanwezig is, worden alleen nullen ingelezen. De gegevens van de fouten worden opgeslagen in de struct stoerfall1, elke fout apart in een stoereintrag. Wordt de fout opnieuw ingelezen, dan worden de gegevens van de huidige foutcodes vergeleken met de gegevens in Stoerfall1. Zijn deze gegevens hetzelfde dan worden de nieuwe gegevens weggegooid en gebeurt er verder niets. Verschillen de gegevens, dan worden de nieuwe gegevens opgeslagen in stoerfall1 en worden de oude gegevens steeds een plaats naar beneden opgeschoven; stoerfall1 stoerfall2, stoerfall2 stoerfall3.. etc. Tijdens het lezen/schrijven wordt het busy bit hoog. Als de actie klaar is wordt het done bit gezet. Bij een fout tijdens het lezen/schrijven wordt het error bit gezet en wordt een errorcode in de variabele errornumbr geschreven. En overzicht met foutcodes is te vinden in bijlage C Lees fouten Huidige fout 1 Huidige fout Oude fout 1 Ing. R.T. Valentin Pagina 97 van 110

98 Positioneren met MDI In VAT71_MDI staan een aantal parameters gegeven die van belang zijn bij het positioneren met MDI. Enable Start Positioneeractie MDI mode activeren MDI positie MDI snelheid Relatief/absoluut Met de parameter MDImode kan de manier van positioneren geselecteerd worden. Een van de volgende codes moet bij deze parameters ingevuld worden: 16#0000 Absoluut positioneren* 16#0010 Relatief positioneren 16#0020 Absoluut positioneren in positieve richting bij modulo assen* 16#0030 Absoluut positioneren in negatieve richting bij modulo assen* De positie kan direct ingevuld worden in de parameter MDIpos met eenheid lengthunits (LU) De snelheid wordt opgebouwd uit twee delen. Eerst moet de snelheid direct in 1000 lengthunits per minuut worden ingevuld in de parameter MDIvel. Deze snelheid wordt geschaald met de parameter OVER. Wanneer override parameter veranderd wordt tijdens de positioneeractie, zal de snelheid direct aangepast worden. Hierbij is 16#0000 gelijk aan 0% en 16#7FFF gelijk aan 200% Voor de acceleratie en deceleratie wordt de default waarde in de regelaar genomen. Deze wordt geschaald met een override die gegeven is in de parameters MDIacc en MDIdec. Ook hier is 16#0000 gelijk aan 0% en 16#7FFF gelijk aan 200% Verder moet de MDI mode geactiveerd worden met een bitje in de parameter MDI_activ. Met de AUS1 bitje kan de regelaar enabled worden. Met een flank op het Fahr_akt bitje wordt de positioneeropdracht gestart. * Voordat er absoluut gepositioneerd kan worden moet er eerst gehomed worden. De homing procedure kan gestart worden door de drive te enablen en dan bit hoog te maken. Deze bit staat niet in de VAT-tabel, maar kan worden toegevoegd. De homing procedure wordt in de drive ingesteld, zie paragraaf 3.10 Ing. R.T. Valentin Pagina 98 van 110

99 Positioneren met traversing blocks In VAT71_TVB staan de parameters die benodigd zijn om de positioneren met traversing blocks. Enable Traversing block starten MDI uitschakelen Startblock De traversing blocks kunnen worden gebruikt als de MDI-mode uitgeschakeld is. De bit MDI_activ moet dus laag zijn. De startregel kan gekozen worden met de Satz parameter. Hierna kan de de traversing block gestart worden met de bit Fahr_akt, mits de drive enabled is. NB Voordat gewerkt kan worden met traversing blocks kan worden moet er eerst gehomed worden. De homing procedure kan gestart worden door de drive te enablen en dan bit hoog te maken. Deze bit staat niet in de VAT-tabel, maar kan worden toegevoegd. De homing procedure wordt in de drive ingesteld, zie paragraaf #.# Ing. R.T. Valentin Pagina 99 van 110

100 Lezen/schrijven van traversing blocks Met de vat tabel VAT71_TVBsingle staan alle parameters die van belang zijn bij het lezen en schrijven van een enkele traversing block. Task Blok index Lezen Schrijven Mask Blok parameters Mode Om de traversing blocks te kunnen schrijven moet het tasksi ingevuld worden. Hierna kan met ind de regel geselecteerd worden die beschreven of gelezen moet worden. Vervolgens kan gekozen worden om de regel in te lezen (flank op RD) of dat de blok parameters naar de drive geschreven moeten worden (flank op WR). Er zijn 8 blok parameters. De blok parameters komen voor een aantal parameters direct overeen met de parameters in de drive. Er zijn enkele aandachtspunten: - De command parameter is een integer. De betekenis van de integers staat in de lijst hierover weergegeven. - De positie moet worden ingegeven in length units (LU). De snelheid wordt ingegeven in 1000 LU/min. - Van de mode parameter zijn alleen bit 0, bit 4 t/m 6 en bit 8 en 9 van belang. De betekenis hiervan wordt hiernaast weergegeven - Door verschillende bits in de mask op 0 te zetten kan gekozen worden om een aantal blok parameters niet te lezen of te schrijven. Command 1 Positioning 2 Fixed stop 3 Endless positioning positive 4 Endless positioning negative 5 Wait 6 Goto 7 Set_o 8 Reset_o 9 Jerk Bitstring mode: Bit 0: Hide 0 Not hidden 1 Hidden Bit Advance 000 End 001 Continu with stop 010 Continu flying 011 Continu external 100 Continu external wait 101 Continu external alarm Bit 9-8 Mode 00 Absolute 01 Relative 10 Absolute positive 11 Absolute negative Ing. R.T. Valentin Pagina 100 van 110

101 Lezen en schrijven van meerdere traversing blocks Met de vat table VAT71_TVBblock kunnen meerdere traversing blocks tegelijkertijd gelezen of geschreven worden. Tasksi Eerste blokindex Laatste blokindex Lezen Schrijven Mask Blok parameters index 0 Blok parameters index 1 Om deze functie te gebruiken moet tasksi gebruikt worden. Verder moet in de ind parameter de index van het eerste blok worden weergegeven en in de data parameter de index van het laatste blok. De functie werkt verder gelijk aan de functie enkele traversing block lezen/schrijven, met uitzondering dat er hier 63 blok parameter velden zijn (slechts 2 weergegeven) waar de waardes naar geschreven of vanuit gelezen kunnen worden. Ing. R.T. Valentin Pagina 101 van 110

102 8. Communicatie met een panel voor Sinamics S Het is mogelijk om direct van het panel zonder gebruik van een PLC parameters of foutmeldingen te lezen en te schrijven in een Micromaster of Sinamics. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een los HMI project in WinCC (TIA), WinCC flexible of Protool. In onderstaand voorbeeld wordt WinCC flexible 2008 sp2 gebruikt om met een MP370 een CU310pn parameters uit te lezen en foutmeldingen te 8.1. Parameters schrijven In WinCC Flexible (kan ook met Protool) moet er een verbinding gemaakt worden voor de communicatie tussen de Sinamics S120 en de MP370. De Sinamics S120 is een Profibus slave en komt daarom niet voor als Station. Door zelf de profibus adressen in te vullen en als Communicatie Driver Simatic S7 300/400 te kiezen kan een verbinding aangemaakt worden. Bij Tags kan nu voor elke parameter een Tag met Tagname aangemaakt worden. De adres van de parameters is een verwijzing naar een DB adres. Ing. R.T. Valentin Pagina 102 van 110

103 P wordt weergegeven als DB2620.DBDxxx. Het dubbelwoord adres hangt af van het Drive Object nummer. Voor het dubbelwoord adres geldt: Drive Object nummer * Index nummer = P met Drive Object nummer 2 wordt dan: DB2620.DBD2048. P met Drive Object nummer 2 wordt dan: DB2620.DBD Foutmeldingen ophalen Op het panel zijn de fout- en alarmmeldingen als variabelen op te halen en te tonen in tags. Echter is het vaak gewenst ook de bijbehorende texten weer te geven op het scherm. Hiervoor zijn libraries gemaakt die van de support site te downloaden zijn. Ga naar de support site: WW/view/en/ Download de library die hoort bij de goede WinCC versie, de goede drive en de goede firmware. Pak het bestand uit en open WinCC flexible. Open het project met het panel en zorg dat het Tools scherm open staat. Rechtsklik in het toolsvenster en open de library die overeenkomt met de versie van WinCC flexible. Ing. R.T. Valentin Pagina 103 van 110

104 Sleep de library naar de map analog alarms in de project trees. Er gebeuren nu drie dingen. Er worden twee standaard alarmtags aangemaakt, er worden 2 standaard alarmen aangemaakt en er wordt een text list toegevoegd die de alarmnummers koppelt aan de text. Over het algemeen is het niet voldoende om slechts 1 fout en 1 alarm weer te geven, omdat er bij een probleem vaak meerdere fouten voorkomen. Daarom worden er in dit voorbeeld 3 fouten en 3 alarmen weergegeven in een scherm. Deze standaard taglijst moet worden aangepast. Kopieer de errortag en plak deze nog twee keer in de tag table om 3 huidige fouten uit de sinamics te lezen. Doe hetzelfde met de alarmen. Vul de goede connection in en vul bij address de goede tag in. Voor de fouten is het parameter r945[0 tot 2] en voor de alarmen is het r2110[0 tot 2]. Ga naar het alarm management. In dit voorbeeld worden de sinamics meldingen in een apart venster weergegeven. Er worden daarom eerst twee alarm classes aangemaakt in het alarm classes venster. Ga naar het analog alarm venster. De alarmtext bestaan nu uit alleen een tagnummer en een alarmtext. Deze text kan worden aangepast en uitgebreid om duidelijke meldingen te krijgen. Een voorbeeld is om de text uit te breiden met informatie over welke drive het gaat en of het een fout of een alarm is. Pas de text aan. Kopieer het error alarm en plak deze nog twee keer in de lijst om voor elke fout een apart analog alarm te maken. Doe hetzelfde voor de warnings. Ing. R.T. Valentin Pagina 104 van 110

105 Pas bij elk alarm de volgende zaken aan. 1. Klik op de tag en corrigeert de Tag en de veldlengte. 2. Klik op de textlist en corrigeer de tag waar de tag list naar kijkt. 3. Vul bij Class een van de nieuwe classes in. 4. Klik op de triggers en vul de juiste tag in. Ga naar de screen waar de fouten en alarmen moeten worden weergegeven. Ga in het Tools venster naar enhanced objects en sleep een alarm view in het scherm. Kijk in de properties van de alarm view, general en selecteer de goede alarm classes. Ga naar de properties, columns en kies de kolommen die relevant zijn. Compile het project en download het project naar het panel. Ing. R.T. Valentin Pagina 105 van 110

106 Bijlage A: Afkortingen CF = Compact Flash CU = Control Unit DCC = Drive Control Chart DDS = Drive Data Set EP = Enable Pulse F-CPU = Failsafe CPU LU = Lengte Unit MDI = Direct Setpoint Modification MM = Motor Module MMC = Micro Memory Card PG = Programmier Gerat PM = Power Module SBC = Save Brake Control SLS = Save Limited Speed SMC = Signal Module Converter SOS = Save Operational Stop SS1 = Save Stop 1 SS2 = Save Stop 2 SSM = Save Speed Monitor STO = Save Torque Off TM = Terminal Module P0003 = Instelbare Parameter 3 R949 = Uitlees Parameter 949 Ing. R.T. Valentin Pagina 106 van 110

107 Bijlage B: Relevante Links Op internet is veel informatie te vinden over de Sinamics S. Hieronder is een selectie weergegeven. Voor alle handboeken geldt dat er nieuwere versies kunnen zijn, die op het moment van schrijven van dit document nog niet beschikbaar waren. Voor software is te downloaden via onderstaande links Drivemonitor: Starter v4.3: Voor de Sinamics S zijn verschillende handboeken te downloaden van de service en support site. Hieronder een lijstje met de links voor de handboeken en een beschrijving wat er in te lezen is. Gebruik altijd het handboek dat van toepassing is op de firmware van de drive. Hardware beschrijving en hoe aan te sluiten. SINAMICS S Equipment Manual S110: S120: Eerste stappen voor het in bedrijf nemen van de Sinamics S SINAMICS S Function Manual Getting Started S110: S120: Complete beschrijving van de functies en mogelijkheden van de SINAMICS S serie SINAMICS S Function Manual Drive Functions S110: S120: Parameterlijst en Function Diagrammen SINAMICS S List Manual S110: S120: Safety integrated functionaliteit beschrijvingen S120: Functieblok 283 is te downloaden via de volgende link Applicatievoorbeelden waaronder voorbeelden met sinamics S Een overzicht van de cursussen van Siemens Training. De cursussen voor de Sinamics S staan onder industry drives Ing. R.T. Valentin Pagina 107 van 110

108 Bijlage C: Foutcodes FB283 Ing. R.T. Valentin Pagina 108 van 110

109 Ing. R.T. Valentin Pagina 109 van 110