Cykliczna i acykliczna komunikacja sieciowa z przekształtnikami

Cykliczna i acykliczna komunikacja sieciowa z przekształtnikami

Cykliczna i acykliczna komunikacja
sieciowa z przekształtnikami
częstotliwości z rodziny
SINAMICS G120 przy wykorzystaniu
protokołu komunikacyjnego USS – cz. I
Dariusz Baraniak
Celem tego artykułu jest przybliżenie Państwu zagadnień związanych
z cykliczną i acykliczną komunikacją między sterownikiem SIMATIC S7-1200
a przekształtnikami częstotliwości z rodziny SINAMICS G120
poprzez magistralę komunikacyjną w oparciu o protokół USS.
Struktura protokołu USS
Ramka protokołu USS jest podzielona na następujące
obszary:
zz STX: tekst początkowy;
zz LGE: długość telegramu;
zz Adres (1–16): adres urządzenia w sieci;
zz PKW: obszar parametrów;
zz PZD: obszar procesowy;
zz BCC: blok kontrolny.
Rys. 1. Schemat połączeń komunikacyjnych USS pomiędzy sterownikiem PLC a przekształtnikiem oraz
Profinet pomiędzy sterownikiem PLC
a komputerem PC
Rys. 2. Struktura ramki protokołu USS
16 l Nr 6 l Czerwiec 2011 r.
W komunikacji cyklicznej poprzez obszar PZD sterownik
przesyła do urządzeń słowa sterujące i wartości zadane częstotliwości. Napędy odpowiadają słowami statusowymi oraz
słowami informującymi sterownik o aktualnych wartościach
częstotliwości, prądów, napięć itp. Standardowo w pierwszym
słowie wysyłanym przez sterownik do napędu jest pierwsze słowo sterujące, a w drugim zadana wartość częstotliwości. Z kolei pierwsze odbierane słowo to słowo statusowe przekształtnika, a drugie to aktualna wartość częstotliwości. Pozostałe
6 słów (12 bajtów) jest swobodnie programowalnych, jeżeli chodzi o wysyłane i odbierane dane. Dlatego też obszar PZD może
liczyć 2, 4 słowa, 6 lub 8 słów.
Obszar PKW jest wykorzystywany do zapisywania i odczytywania wartości parametrów w napędzie. Obszar ten składa
się z następujących części:
zz PKE: identyfikacja parametru;
zz IND: indeks parametru;
zz PWE: wartość parametru.
PKE i IND są pojedynczymi słowami. PWE może składać
się z 1 słowa lub 2 słów w zależności od przesyłanego typu danych (słowo, podwójne słowo, Real). W komunikacji z S7-1200
całkowita długość obszaru PKW wynosi 4 słowa, a więc PWE
ma rozmiar dwóch słów.
Połączenia urządzeń
Komputer PC/PG i sterownik łączymy ze sobą za pomocą
zwykłego kabla ethernetowego. Napędy w sieci łączymy ze sobą oraz z modułem komunikacyjnym RS-485 np. przy pomocy kabla profibusowego. W rodzinie SINAMICS G120 następujące jednostki sterujące posiadają wbudowany port RS 485
umożliwiający komunikację po protokole USS: CU 240E,
CU 230P-2 HVAC, CU 240B-2, CU 240E-2, CU 240E-2-F
i CU240S. Należy pamiętać, aby parametry przekształtnika odpowiadające za miejsce sterowania P0700 i zadawanie częstotliwości P1000 ustawić na wartości odpowiadającej sterowaniu
po USS na RS-485, czyli P0700 = 5 i P1000 = 5.
Rys. 3. Schemat wymiany danych
pomiędzy urządzeniami w sieci
Tabela 1. Opis wejść/wyjść funkcji USS_PORT
Cykliczna komunikacja z napędami
Komunikacja pomiędzy sterownikiem S7-1200 a napędem
odbywa się poprzez moduły zawarte w globalnej bibliotece
zintegrowanej z STEP7 BASIC.
Komunikacja przez funkcję USS_PORT
Instrukcja USS_PORT obsługuje komunikację w sieci USS.
Zwykle stosuje się tylko jedną taką funkcję na moduł komunikacyjny w programie i każde jej wywołanie obsługuje transmisję danych z lub do pojedynczego napędu. Komunikacja
z napędem odbywa się asynchronicznie w stosunku do cyklu programu S7-1200. Zazwyczaj sterownik wykonuje kilka
cykli programu, zanim zostanie zakończona pełna wymiana
Tabela 2. Interwały czasowe funkcji USS_PORT
danych pomiędzy urządzeniami. Interwał USS_PORT jest to
czas potrzebny do wykonania jednej transakcji komunikacyjnej.
W tabeli 2 przedstawiono minimalne interwały USS_PORT dla
wszystkich prędkości. Limit czasowy pojedynczego napędu obliczamy, mnożąc wartość z 3. kolumny odpowiadającą ustawionej prędkości transmisji przez liczbę napędów w sieci połączonych z jednym modułem komunikacyjnym. Wartość tę nadajemy
parametrowi P2014[0] w napędzie. Możemy również wyłączyć
monitorowanie tego czasu, nadając P2014[0] wartość 0. Do jednego modułu komunikacyjnego RS-485 można podłączyć maksymalnie 16 napędów. Sterownik jest w stanie obsłużyć 3 moduły komunikacyjne, zatem największa liczba przekształtników
w takiej sieci wynosi 48.
Wartość minimalnego interwału czasowego wstawiamy w bloku OB, w którym jest wywoływana instrukcja USS_PORT,
o zdefiniowanym typie Cyclic interrupt, w oknie Scan time (ms) –
rys. 4.
Nr 6 l Czerwiec 2011 r. l 17
Tabela 3. Opis wejść/wyjść funkcji USS_DRV
dzielny blok tej funkcji. Jednakże wszystkie funkcje USS_DRV,
związane z jedną siecią USS, muszą korzystać z tego samego
bloku danych. Podczas wykonywania tej funkcji nie odbywa
się żadna transmisja danych. Komunikacja z napędami odbywa się podczas wykonywania instrukcji USS_PORT. USS_DRV
jedynie konfiguruje wiadomości do wysłania i interpretuje dane, które mogły być otrzymane z napędu w odpowiedzi na poprzednie żądanie.
Rys. 4
Wymiana danych pomiędzy blokiem funkcyjnym
USS_DRV a napędami
Blok ten wymienia dane poprzez generowanie wiadomości
wysyłanych do sterownika oraz przetwarzanie otrzymanych od
niego telegramów. Do każdego napędu powinien być użyty odWydarzenia
18 l Nr 6 l Czerwiec 2011 r.
W następnym wydaniu miesięcznika „Napędy i Sterowanie”
zostanie przedstawiony sposób konfiguracji sprzętowej w programie STEP7 BASIC.
n
Siemens Sp. z o.o.
I DT MC
e-mail: [email protected]