Jak skonfigurować Profinet w falownikach serii C2000+

Artykuł zawiera konfigurację połączenia pomiędzy falownikiem C2000+ posiadającym kartę komunikacyjną CMC-PN01, a sterownikiem Siemens S7-1200 po Profinecie. Do sterowania falownikiem wykorzystane zostały adresy Modbus z grupy 60xxH. Omówione zostało sterowanie w trybie prędkościowym, momentowym i pozycyjnym.

Software:
TIAPortal V17.1

MS300 v2.01

CMC-PN01 v9.03

W poniższej instrukcji przedstawiona została komunikacja z wykorzystaniem adresów 60xxH falownika. Aby aktywować metodę dekodowana odpowiednią dla adresów 60xxH należy wpisać do parametru 09-30 wartość „1”.

Następnie należy ustawić parametry:

00-20 na wartość 8 – źródło częstotliwości zadanej z karty komunikacyjnej

00-21 na wartość 5 – źródło komendy RUN z karty komunikacyjnej

09-60 – ten parametr powinien wskazywać wartość 12 jeżeli karta została podłączona prawidłowo

2.1 Tworzymy nowy projekt w TIA portal oraz dodajemy sterownik CPU.

2.2 Następnie do naszego projektu należy dodać plik konfiguracyjny GSD do naszej karty. Plik dostępny jest do pobrania ze strony producenta.

2.3 W ustawieniach sterownika przydzielamy mu statyczny adres IP oraz udzielamy dostępu do opcji PUT/GET wymiany danych.

2.4 Kolejnym krokiem jest dodanie karty do sieci Profinet. Aby to zrobić należy przejść do widoku Network view, a następnie wybrać kartę w oknie Hardware catalog i przeciągnąć do okna z widokiem sieci.

Następnie należy utworzyć połączenie Profinet „przeciągając” linię pomiędzy portami urządzeń.

2.5 Aby nadać adres IP karty (w tej samej podsieci co sterownik S7-1200) należy kliknąć jeden raz na nią w widoku sieci. W zakładce General>PROFINET interface>Ethernet adresses znajdują się ustawienia portu Ethernet.

2.6 Mapowanie adresów karty Profinet na sterownik S7-1200.

W tym celu należy dwukrotnie kliknąć na symbol karty w widoku sieci. W zakładce Device overview należy klinkąć na pozycje IN/OUT_1. W zakładce General > I/O addresses można przypisać adresy sterownika, które biorą udział w wymianie danych.

Pierwsze 20 word’ów sterownika, zarówno Input jak i Output, jest zarezerwowane do odczytu i zapisu konkretnych rejestrów falownika. W przypadku komunikacji przy uzyciu rejestrów 60xxH i przykładowej konfiguracji zaprezentowana powyżej mapa rejestrów wygląda następująco:

 

%QW256 = 6000h                      %IW256 = 6100h

%QW258 = 6001h                      %IW258 = 6101h

⁞              ⁞                                 ⁞              ⁞

%QW268 = 6006h                      %IW268 = 6106h

Tabela adresów Modbus z grupy 60xxH:

Adres	RO/RW	bit	Wartość	Nazwa bitu	Priorytet	Tryb prędkościowy	Tryb pozycyjny	Bazowanie
6000h	RW	0	0	CMD_ACT	4	fcmd =0
			0 -> 1				POScmd = POSset	Execute Home once
			1			fcmd = Fset(Fpid)
			0 -> 1
		1	0	DIR_CMD	4	FWD
			1			REV
		2	0	EXT_CMD1	4		Resolution
			1				Absolution
		3	0	HALT	3
			1			Slow down to 0	Slow down to 0	Slow down to 0
		4	0	LOCK	4	Unlock
			1			Lock in current speed
		5	0	JOG	4	JOG OFF
			1
			0 -> 1			JOG RUN
		6	0	QSTOP	2
			1			Quick Stop	Quick Stop	Quick Stop
		7	0	SERVO_ON	1	Servo OFF	Servo OFF	Servo OFF
			1			Servo ON	Servo ON	Servo ON
		8	0	EXT_CMD2	4
			1
		9	0 -> 1		4	Reset Position	Reset Position	Reset Position
		11~14	Reserved
		15	0 -> 1	RST	1	Reset	Reset	Reset
6001h	RW			Mode Cmd		0: Speed mode	1: P2P	3: Home
6002h	RW			Speed Cmd		Speed command(U16)
6003h	RW			Torq Limit		Torque limit(U16)
6004h	RW			Pos Cmd			Position command(S32)
6005h	RW
6006h	RW			Torq Cmd				Torque command(S16)

Tabela adresów Modbus z grupy 61xxH:

Adres	RO/RW	bit	Wartość	Nazwa bitu	Tryb prędkościowy	Tryb pozycyjny	Bazowanie
6100h	RO	0	0	ARRIVE	Not yet	Not yet	Not yet
			1		Arrive target speed	Arrive target position	Home completed
		1	0	DIR	FWD	FWD	FWD
			1		REV	REV	REV
		2	0	WARN	No Warn	No Warn	No Warn
			1		Warn	Warn	Warn
		3	0	ERROR	No Error	No Error	No Error
			1		Error	Error	Error
		5	0	JOG	None	None	None
			1		On JOG	On JOG	On JOG
		6	0	QSTOP	None	None	None
			1		On Quick Stop	On Quick Stop	On Quick Stop
		7	0	SERVO_ON	PWM OFF	PWM OFF	PWM OFF
			1		PWM ON	PWM ON	PWM ON
		8	0	POS_Match	Not match the zero position	Not match the zero position	Not match the zero position
			1		Match	Match	Match
		14~15
6101h	RO			Mode Cmd	Velocity(0)	Profile Position(1)	Home(3)
6102h	RO			Velocity cmd	Current speed	Current speed	Current speed
6103h	RO
6104h	RO			Pos Cmd	Current position	Current position	Current position
6105h	RO
6106h	RO			Torq Cmd	Current Torque	Current Torque	Current Torque

2.7 W celu podglądu zmiennych tworzymy nowe okno w Watch and force tables:

Przykład poprawnie wykonanej konfiguracji karty i falownika:

2.8 Konfigurację należy wgrać wraz z programem do sterownika.

3.1 Tryb prędkościowy

 

W celu uruchomienia falownika w trybie prędkościowym należy:

– ustawić parametr 00-10 – na 0 (tu wybieramy tryb sterowania, możemy również zrobić to po komunikacji wpisując 0 do adresu 6001h)

– wprowadzić parametry silnika:

– 01-00 – maksymalna częstotliwość zadana

– 01-01 – częstotliwość znamionowa silnika

– 01-02 – napięcie znamionowe silnika

 

Następnie w celu wyzwolenia przejazdu w trybie prędkościowym:

– do rejestru 6002h wpisujemy zadaną częstotliwość (np. wartość 5000 odpowiada 50,00Hz)

– aby wywołać komendę RUN do rejestru 6000h wpisujemy 129

3.2 Tryb momentowy

 

W celu uruchomienia falownika w trybie momentowym konieczne jest wybranie sterowania wektorowego oraz przeprowadzenie autotuningu silnika. W tym celu należy:

3.2.1 Wprowadzić parametry silnika

01-00 – maksymalna częstotliwość zadana

01-01– częstotliwość znamionowa silnika

01-02– napięcie znamionowe silnika

Dla silników IM:

05-01 – prąd znamionowy silnika

05-02 – moc znamionowa silnika

05-03 – znamionowa prędkość obrotowa silnika

05-04 – ilość biegunów silnika (uwaga: ilość biegunów, a nie par biegunów)

Dla silników PM:

05-33 – wybór rodzaju silnika (0-silnik IM, 1-silnik PM, 2 – silnik IPM)

05-34 – prąd znamionowy silnika

05-35 – moc znamionowa silnika

05-36 – znamionowa prędkość obrotowa

05-37 – ilość pól biegunów

05-38 – inercja silnika

3.2.2 Wybranie trybu autotuningu

Za tryb autotuningu odpowiada parametr 05-00:

05-00 = 1 – Autotuning dynamiczny dla silników IM. Silnik zakręci się w trakcie tuningu. Przed testem należy upewnić się, że silnik nie jest podłączony do żadnego obciążenia.

05-00 = 2 – Autotuning statyczny dla silników IM. Silnik nie zakręci się w trakcie tuningu. Silnik może być podłączony do obciążenia. Użytkownik powinien ustawić wartość prądu silnika bez obciążenia – parametr 05-05.

05-00 = 5 – Autotuning dynamiczny dla silników PM

05–00 = 13 – Autotuning statyczny dla silników PM

3.2.3 Po ustawieniu parametru 05-00 możemy załączyć autotuning naciskając przycisk RUN.

Jeżeli autotuning zakończy się poprawnie, to należy sprawdzić czy pojawiły się wartości w parametrach 05-05…05-09 dla silników IM lub w parametrach 05-39…05-43 dla silników IM.

3.2.4 Ustawienie parametrów enkodera

Po wykonaniu autotuningu możemy przejść do konfiguracji enkodera. W falownikach serii C2000+ koniecznie jest dołożenie dodatkowej karty rozszerzeń, aby można było podłączyć enkoder

 

10-00 – typ enkodera

10-01 – liczba impulsów na obrót

10-02 – tryb pracy enkodera

 

Kolejnym krokiem będzie ustawienie trybu momentowego na falowniku. W tym celu należy:

– 00-10 – na 2 (tu wybieramy tryb sterowania, możemy również zrobić to po komunikacji wpisując 2 do adresu 6001h)

– 00-11 – tryb pracy w zależności od silnika (4 – tryb wektorowy dla silnika PM z enkoderem, 3 – tryb wektorowy dla silnika IM z enkoderem, 5 – tryb wektorowy bezczujnikowy dla silnika IM)

– 00-13 – wybór trybu momentowego (0 – dla silnika IM + enkoder, 1 – dla silnika PM + enkoder, 2 – dla silnika IM bezczujnikowego)

– 11-33 – na 5 (źródło momentu zadanego – karta komunikacyjna Profinet)

– 11-34 – do tego parametru będziemy wysyłać wartość momentu zadanego

– 11-36 – na 2 (ograniczenie prędkości z komendy częstotliwości, którą będziemy ustawiać komunikacyjnie po Profinet)

 

 

Następnie w celu wyzwolenia przejazdu w trybie momentowym:

– do rejestru 6002h wpisujemy wartość ograniczenia prędkości w trybie momentowym (np. wartość 5000 odpowiada 50,00Hz)

– do rejestru 6006h wpisujemy wartość momentu zadanego (np. wpisana wartość 100 odpowiada 10.0% wartości momentu nominalnego)

– aby wywołać komendę RUN do rejestru 6000h wpisujemy 128

3.3 Tryb pozycyjny

 

W celu uruchomienia trybu pozycyjnego na falowniku C2000+ konieczne będzie podobnie jak w przypadku trybu momentowego wybranie sterowania wektorowego oraz przeprowadzenie autotuningu silnika i ustawienie parametrów enkodera. W tym celu należy powtórzyć punkty 1-4 z rozdziału 3.2.

 

Po wykonaniu autotuningu oraz ustawieniu parametrów enkodera należy przejść do ustawień trybu pozycyjnego na falowniku:

– 00-10 na 1 (tu wybieramy tryb sterowania, możemy również zrobić to po komunikacji wpisując 2 do adresu 6001h)

– 00-11 tryb pracy w zależności od silnika (3- tryb wektorowy dla silnika PM z enkoderem,    3 – tryb wektorowy dla silnika IM z enkoderem)

– 00-12 – wybór trybu pozycyjnego (0 – przejazd inkrementalny, 1 – przejazd absolutny)

– 11-40 – na 5 (źródło komendy pozycji – karta komunikacyjna Profinet)

– 11-43 – maksymalna częstotliwość zadana w trybie pozycyjnym

– 11-44 – rampa przyspieszania w trybie pozycyjnym

– 11-45 – rampa hamowania w trybie pozycyjnym

– 11-68 – wybór metody homingu

– 11-70 i 11-71 – prędkości homingu, pierwsza definiuje przejazd do czujnika bądź krańcówki, druga dotyczy ruchu po wykryciu zbocza czujnika bądź krańcówki

– 11-72 – czas przyspieszenia/hamowania dla homingu

 

W celu wyzwolenia przejazdu w trybie pozycyjnym:

– do rejestrów 6004h i 6005h należy wpisać pozycję zadaną  wyrażoną 32-bitowo

– aby wywołać komendę RUN do rejestru 6000h wpisujemy 129

 

Wykonanie procedury homingu:

 

Aby wykonać homing, należy ustawić parametry wymienione i opisane wcześniej, czyli:    11-68, 11-70, 11-71, 11-72.

W dalszej kolejności należy przypisać czujnik bazowania, bądź też krańcówki do wybranych wejść cyfrowych falownika.

Następnie należy:

– do rejestru 6001h wpisać 3 (ustawienie trybu homingu)

– wyzwolić homing wpisując do rejestru 6000h wartość 129

 

W zależności od wybranej funkcji homingu w parametrze 11-68 napęd wykona bazowanie. Po poprawnym wykonaniu procedury homingu pozycja aktualna na falowniku powinna wynosić 0.

Opublikowano: 22 października 2024