POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
INSTYTUT MASZYN, NAPĘDÓW I POMIARÓW
ELEKTRYCZNYCH
Ćwiczenie 12
Sterowanie napędem przekształtnikowym za
pomocą sterownika PLC i sieci PROFIBUS
Opracowanie: dr inż. Krzysztof Jaszczak
Wrocław 2004
1. Wprowadzenie
Przemienniki
częstotliwości
są
podstawową
grupą
przekształtników
energoelektronicznych, które znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach
przemysłu. Są one źródłami napięcia przemiennego, o możliwościach zmiany jego
amplitudy i częstotliwości.
Przemienniki częstot1iwosci służą do najbardziej racjonalnego przekształcania
energii elektrycznej. Mają małe wymiary, wykazują dużą elastyczność konstrukcji, pracują
nie powodując nadmiernego hałasu, wymagają niewielkich nakładów eksploatacyjnych,
mają dużą niezawodność, są energooszczędne. Wyposażone w interfejsy komunikacyjne
mogą łączyć się w dowolny sposób z takimi urządzeniami jak sterowniki przemysłowe
PLC czy komputery, tworząc złożone układy automatyki.
Sterowanie grupą przemienników częstotliwości za pomocą panelu umieszczonego
na jego płycie czołowej w warunkach przemysłowych może być uciążliwe. Dlatego
wygodne jest zastosowanie do tego celu nadrzędnego urządzenia sterującego (sterownika
PLC), nadzorującego pracę przemienników częstotliwości w trybie pracy „slave”. Również
sterowanie procesem za pomocą komputera w warunkach przemysłowych może być
niewygodne. Znacznie ułatwia pracę multipanel operatorski, umożliwiający zarówno
sterowanie procesem jak i jego monitorowanie. Łącząc wszystkie urządzenia do
przemysłowej sieci komunikacyjnej Profibus DP można stworzyć rozbudowany układ
automatyki z bardzo dużymi i precyzyjnymi możliwościami automatyzacji, sterowania,
komunikacji oraz monitorowania.
Celem ćwiczenia jest opracowanie i zaprezentowanie koncepcji sterowania
grupą
falowników
MICROMASTER
420
przy wykorzystaniu
nadrzędnego
urządzenia sterującego (sterownika PLC – S7-300) wyposażonego w interfejs
komunikacji przemysłowej PROFIBUS DP.
Zakres ćwiczenia obejmuje:
 zaprezentowanie stanowiska laboratoryjnego,
 analiza budowy i możliwości konfiguracji falowników typu MICROMASTER 420
firmy Siemens,
 analiza działania przemysłowej sieci komunikacyjnej PROFIBUS DP,
 opracowanie oprogramowania dla sterownika PLC typu S7-300,
2
2. Koncepcja stanowiska laboratoryjnego
Stanowisko laboratoryjne jest wyposażone w następujące elementy:
 sterownik PLC Simatic S7-300 firmy Siemens
 trzy falowniki MICROMASTER 420 firmy Siemens
 panel operatorski Simatic MP 270 firmy Siemens
 trzy silniki indukcyjne dołączone do falowników
 komputer PC z oprogramowaniem Step7
Rysunek 1 przedstawia schemat ideowy stanowiska laboratoryjnego.
Profibus DP
MPI
Simatic S7-300
CPU 315-2 DP
STEP7
Professional
Micromaster 420
(Profibus)
Rys. 1. Schemat ideowy stanowiska laboratoryjnego
MICROMASTER 420 – jest to standardowy przekształtnik częstotliwości przeznaczony
szczególnie do zastosowań w napędach pomp, wentylatorów i przenośników. Budowa oraz
programowanie przekształtników MICROMASTER 420 omówiono w dalszej części
opracowania.
Sterownik PLC Simatic S7-300 - jest sterownikiem swobodnie programowalnym (PLC),
przeznaczonym
do
automatyzacji
maszyn,
linii
produkcyjnych
i
obiektów
technologicznych. Sterownik ma budowę modułową, dzięki czemu może być łatwo
dopasowany do wymagań użytkownika. Szczegółowy opis sterownika, dostępnych
modułów oraz konfiguracja w oprogramowaniu Step7 omówiono w dalszej części
opracowania.
3
Silniki indukcyjne – na stanowisku laboratoryjnym rolę obiektów sterowania pełnią silniki
indukcyjne małej mocy.
Komputer PC – Aby możliwe było programowanie sterowników PLC niezbędne jest
wyposażenie komputera w oprogramowanie Step7 z Service Pack 2.
3. Budowa i programowanie falowników MICROMASTER 420
Przekształtniki MICROMASTER 420 są serią przemienników częstotliwości do
regulacji prędkości obrotowej trójfazowych silników prądu przemiennego. Dostępne są
różne modele w zakresie od mocy 120 W, zasilanie jednofazowe do mocy 11 kW, zasilanie
trójfazowe.
MICROMASTER 420 posiada modułową technikę montażu sprzętu opcjonalnego.
Panele obsługi, moduły komunikacyjne Profibus DP mogą być wymieniane bez użycia
jakichkolwiek narzędzi.
Do jednego falownika może być dołączony tylko jeden silnik (nie można łączyć
silników np. równolegle tak jak w większych falownikach). Są natomiast w pełni
sterowane za pomocą sterownika PLC SIMATIC S7-300 lub komputera PC z
odpowiednim oprogramowaniem. Przekształtnik ten może być w pełni sterowany poprzez
magistralę PROFIBUS DP (lub DeviceNet). Istnieje możliwość zarówno zdalnej jak i
miejscowej obsługi przekształtnika.
Rysunek 3 przedstawia schemat blokowy przekształtnika MICROMASTER 420.
Przekształtnik składa się z prostownika P, układu pośredniczącego US, falownika F oraz
układu sterowania i kontroli (w jego skład wchodzi: procesor CPU, przetwornika
analogowo-cyfrowy A/D – do wejść analogowych, przetwornik cyfrowo-analogowy D/A –
do wyjść analogowych, łącze szeregowe RS485, styki przekaźnika RL1).
4
Rys. 3. Schemat blokowy przekształtnika
Tryb „szybkiego uruchamiania” są to czynności (zestaw ustawianych parametrów),
które powinny być przeprowadzone w celu właściwego uruchomienia i zoptymalizowania
pracy przemienników częstotliwości. Zestaw ten zawiera parametry silnika oraz nastawy
ramp.
Na początku procedury szybkiej parametryzacji należy ustawić parametr P0010 na
1 (tryb szybkiego uruchamiania).
Do uruchomienia falownika należy wybrać źródło komend START, STOP, ZMIANA
KIERUNKU (parametr P0700 w BOP lub AOP) oraz wybrać źródło częstotliwości zadanej
(parametr P1000 w BOP lub AOP) [1, 2, 3].
Dzięki temu trybowi można w szybki i łatwy sposób ustawić różne możliwości
sterowania, np.:
o sterowanie poprzez Terminal/Wejścia Cyfrowe (P0700 = 2; P1000 = 2)
o sterowanie z panelu AOP (P0700 = 4; P1000 = 1)
5
o częstotliwość zadawana z Terminal/Wejścia Cyfrowe oraz AOP (P0700 = 4;
P1000= 12)
o sterowanie poprzez sieć Profibus DP (P0700 = 6; P1000 = 6).
4. Przemysłowa sieć komunikacyjna PROFIBUS DP
4.1 Podstawowa charakterystyka PROFIBUS DP
Struktura sieci oparta jest na idei stacja główna, zarządzająca (Master), która
zarządza siecią oraz dołączone do niej stacje podrzędne (Slave).
W złożonej sieci Profibus DP (z ang. Decentralized Peripherals) może dodatkowo istnieć
inna stacja zarządzająca, pełniąca rolę programatora sieci lub stacji konfiguracyjnodiagnostycznej. Stacja tego typu jest nazywana stacją nadrzędną drugiego rodzaju.
Fizyczna konfiguracja sieci może być bardziej złożona i może zawierać wiele stacji
nadrzędnych, wykorzystujących ten sam kabel zgodnie ze znacznikowym protokołem
dostępu. Jednak każda stacja podrzędna (DP slave) może być odpytywana tylko przez
jedną stację nadrzędną [4].
Stacją „master” najczęściej jest sterownik PLC lub stacja operatorska PC, natomiast
stacje typu „slave” tworzy bogata gama różnych produktów i układów, do których należą
przede wszystkim karty wejść / wyjść dwustanowych, analogowych, napędy, siłowniki,
falowniki, zabezpieczenia silników, panele operatorskie, przetworniki, moduły wagowe,
inteligentne stacje sterownikowe, komputery, itp. Podobnie jak dla standardów FMS, FDL
narzędziem bazowym do uruchomienia całej sieci jest oprogramowanie Step 7 Firmy
Siemens.
Tabela 1. Parametry segmentu sieci
Rodzaj kabla
Topologia
Szybkość
transmisji
Długość segmentu
Liczba węzłów
Ekranowana skrętka o impedancji falowej 135 – 165 Ω,
pojemności między przewodami nie przekraczającej 30
pF/m i przekroju przewodnika co najmniej 0.34 mm2
Magistralowa, długość doprowadzeń węzłów ≤ 6.6 m
9.6; 19.2; 93.75; 187.5; 500; 1500 Kbit/s lub 12 Mbit/s
Zależy od szybkości transmisji i wynosi:
≤ 1200 m dla szybkości ≤ 93.75 Kbit/s
≤ 1000 m dla szybkości ≤ 187.5 Kbit/s
≤ 400 m dla szybkości ≤ 500 Kbit/s
≤ 200 m dla szybkości ≤ 1500 Kbit/s
Co najwyżej 126 węzły (lub powtarzacze) w segmencie
6
Standard Profibus – DP zmienia definicję warstwy fizycznej i dopuszcza
stosowanie dwóch rodzajów kabla: typu B, i nowego, typu A, (opisanego w tabeli 2).
Zastosowanie kabla typu A umożliwia zwiększenie szybkości transmisji lub wydłużenie
zasięgu sieci. Ze względu na zmienioną impedancję falową, zmienione są również
terminatory kabla typu A. Zarówno typ złączy, jak i rozkład sygnałów na złączu pozostają
niezmienione.
Zmianie nie ulega również zakres funkcji wykonywanych przez warstwę fizyczną.
Z tego powodu nie zmienione pozostają także operacje, za pomocą których warstwa
fizyczna komunikuje się z warstwą liniową.
Sieci przemysłowe, a w szczególności sieć Profibus DP zyskały bardzo dużą
popularność w ostatnich latach. Składa się na to kilka czynników. Przede wszystkim
obniżenie kosztów okablowania, łatwość wyboru i standaryzacja produktów, prosta i
szybka instalacja, krótki czas uruchomienia i rozruchu obiektu, pewność działania i duża
wydajność obiektu.
Standard Profibus jest ciągle dynamicznie rozwijany. Do najważniejszych
rozszerzeń ostatnich lat należą:
•PROFIsafe - rozwiązanie komunikacyjne gwarantujące poziom bezpieczeństwa SIL3.
PROFIBUS z programowym profilem PROFIsafe może być wykorzystany do łączenia
przycisków bezpieczeństwa oraz skanerów zabezpieczających. W ten sposób chronione
jest życie ludzkie, środowisko, kosztowna instalacja i reputacja firmy.
•PROFIdrive - rozwiązanie dedykowane do komunikacji skrośnej między napędami oraz
wysoce deterministycznej między sterownikiem CNC a napędami. Do tej pory
komunikacja dla napędów obrabiarek, z uwagi na podwyższone wymagania odnośnie
deterministyczności czasu reakcji, realizowana była jedynie poprzez dedykowane
rozwiązania (np.: SERCOS) Nowy profil komunikacji PROFIBUS umożliwia spełnienie
wymagań również tego obszaru.
•PROFInet - to najnowsze rozwiązanie łączące Internet z PROFIBUS'em. Kompleksowość
jego obejmuje zarówno „tuneling” usług PROFIBUS przez Ethernet TCP/IP, jak również
dostęp do urządzeń obiektowych przez standardowe narzędzia Internetu - przeglądarka
WWW.
W sieci kolejne stacje połączone są ekranowanym kablem dwużyłowym lub
światłowodem. Stosowanie sieci pozwala na skuteczne zabezpieczenie przed zakłóceniami
(szczególnie elektromagnetycznymi), np. poprzez stosowanie światłowodów, a w
7
przypadku sygnałów analogowych (np. w przypadku wag) na pewny i bezpieczny odczyt
wartości mierzonej. Daje możliwość szybkiej fizycznej diagnostyki i usuwania błędów
montażowych. Dostępne są specjalne testery, które dokładnie wskazują na miejsce awarii.
Oprogramowanie Step 7, które stanowi bazę do konfiguracji całej sieci, zawiera proste, ale
bardzo wydajne funkcje, które wskazują i opisują miejsce oraz przyczynę awarii (np. brak
zasilania modułu, przerwania przewodu sygnałowego PT100, itp.).
W celach prostej i szybkiej diagnostyki oraz procesu uruchamiania programu
stworzono możliwość pracy i wprowadzania zmian w programie z dowolnego miejsca
sieci. W celach serwisowych stworzono również możliwość diagnostyki i kontroli obiektu
poprzez sieć telefoniczną i zwykłe modemy praktycznie z dowolnego miejsca na świecie.
Jest także możliwość dostępu pośredniego do drugiej równoległej sieci (routing), co daje w
praktyce możliwość pracy bez przełączania się pomiędzy sieciami (np. ethernet, Profibus,
MPI), czyli dostęp do całego procesu.
4.2. Zagadnienia komunikacji falowników MICROMASTER 420 z siecią
Profibus DP
Funkcja komunikacji Profibus DP (opcja) ma zapewnić połączenie między
falownikami MICROMASTER 4 opartego na sieci PROFIBUS oraz wysoki poziom
automatyzacji systemów napędowych.
W przekształtnikach MICROMASTER 420, na płycie czołowej jest umieszczona
trójkolorowa dioda (zielony, pomarańczowy, czerwony) informująca o aktualnym stanie
działania komunikacji.
Falowniki są łączone do systemu PROFIBUS poprzez złącze szyny RS485 zgodne
ze standardem PROFIBUS. Szybkość transmisji danych cyfrowych wynosi od 9,6 Kbit/s
do 12 Mbit/s. Do połączeń może być wykorzystywana technika światłowodowa przy
wykorzystaniu optycznego łącza wtyczkowego (OLPs – Optical Link Plugs) lub
optycznego łącza modułowego (OLMs – Optical Link Modules).
MICROMASTER 420 jest kontrolowany przez cykliczne łącze Profibus DP. To
samo łącze może być użyte do zmiany parametrów. Struktura danych użytkownika dla
cyklicznego łącza jest zdefiniowana w profilu komunikacji PROFIdrive, wersja 2.0 i jest
przypisywana jako tryb danych PPO (Parameter Process data Object). Profil PROFIdrive
8
definiuje dla napędów strukturę danych użytkownika, z którą urządzenie „master” może
uzyskać dostęp do urządzeń typu „slave” używając cykliczną metodę transmisji danych.
Struktura danych użytkownika według PPO
Struktura danych użytkownika dla cyklicznej wymiany danych jest podzielona na
dwa obszary, które mogą być przesyłane w każdym telegramie:
 PZD – obszar danych procesu, który zawiera słowa sterujące i wartości ustawione,
albo informacje o stanie i wartości chwilowe
 PKW – obszar parametrów, do czytania/zapisu wartości parametru. Może
odczytywać błędy, odczytywać informacje o właściwościach parametru takie jak,
np. min/max.
Użytkownik może określić, w którym typie trybu adresowania PPO (rys. 5) układ
falowników jest sterowany poprzez sieć komunikacji Profibus DP [5].
PKW
PKE
IND
1st
word
2nd
word
PZD
PWE
3rd
word
4th
word
PZD1 PZD2
STW1 HSW PZD3 PZD4 PZD5
ZSW1 HIW
1st
word
2nd
word
3rd
word
4th
word
5th
word
PZD6 PZD7
6th
word
7th
word
PZD8 PZD9 PZD10
8th
word
9th
word
10th
word
PPO1
PPO2
PPO3
PPO4
PPO5
Rys. 5. Tryby adresowania PPO (Parameter Process data Object).
PKW – wartość identyfikatora parametrów
PZD – dane procesu
PKE – identyfikator parametrów
IND – indeks parametru
PWE – wartość parametru
STW – słowo sterujące
9
ZSW – słowo stanu
HSW – główna wartość ustawiona
HIW – główna wartość rzeczywista
Według profilu „PROFIdrive Profile” jest zdefiniowanych pięć typów trybów
adresowania PPO:
 dane użytkownika bez obszaru parametrów PKW, z dwoma lub sześcioma słowami
danych procesu PZD lub
 dane użytkownika z obszarem parametrów PKW, z dwoma, sześcioma lub
dziesięcioma słowami danych procesu PZD.
Przetwornice MICROMASTER 420 obsługują tylko tryby PPO1 i PPO3 (rys. 5, pola
zacieniowane). Który tryb PPO zostanie wybrany zależy od funkcji napędu w układzie
automatyzacji procesów przemysłowych.
Dane procesu PZD są wysyłane, aby skontrolować napęd w układzie automatyzacji,
np. rozkazy On/Off, wartości nastawione wejść. W PZD mogą być przesyłane słowa
sterujące i wartości ustawione (zgłoszenia: „master” – falownik) oraz słowa stanu i
wartości rzeczywiste (relacje: falownik – „master”).
Obszar parametrów PKW umożliwia użytkownikowi uzyskać dostęp do wszystkich
parametrów zawartych w falowniku poprzez magistralę systemową, np. do odczytu
szczegółowych informacji diagnostycznych, wiadomości o błędach, aby monitorować
i/albo zmieniać jakiś parametr w układzie falownika, itp. Obszar parametrów zawiera co
najmniej cztery słowa danych.
Rys. 6 przedstawia podstawową strukturę telegramów do cyklicznej transmisji danych.
Rys. 6. Struktura telegramów do cyklicznej transmisji danych.
Struktura danych użytkownika (telegramów) została podzielona na obszary PKW i PZD,
aby spełnić różne funkcjonalne wymagania systemu komunikacji.
10
Do podłączenia przetwornicy do systemu PROFIBUS służy 9-cio pinowe złącze
RS485. Końcowe wtyczki muszą być zakończone terminatorami (opornik o rezystancji
390Ω).
Ustawianie parametrów w MICROMASTER 420
Do poprawnego uruchomienia falownika w sieci PROFIBUS należy ustawić adres
Profibus falownika (parametr P0918 – od 1 do 125). Należy również ustawić parametry
źródła rozkazów (dla Profibus parametr P0700 = 6) oraz źródła częstotliwości zadanej
(P1000 = 6).
Sterowanie falownikiem MICROMASTER 420 za pomocą sterownika PLC
Po wybraniu trybu PPO3 użytkownik ma do dyspozycji dwa słowa wyjściowe
(PZD1 i PZD2, rys. 5) ze sterownika PLC, który komunikuje się z falownikiem wysyłając
słowo sterujące i wartość ustawioną częstotliwości oraz dwa słowa wejściowe – słowo
stanu i wartość rzeczywistą częstotliwości.
Falownik
PZD1 - Słowo sterujące
PZD2 - Prędkość zadana
...
PZD10 - Dane procesu
Aplikacja
PROFIBUS MASTER
PZD2 - Dane procesu
PZD1 - Słowo stanu
PZD2 - Prędkość aktualna
PZD2 - Dane procesu
...
PZD10 - Dane procesu
Rys. 7. Sterowanie falownikiem z wykorzystaniem PROFIBUS DP
11
W celu sterowania falownikiem Micromaster 420 należy wysłać odpowiednie
słowo sterujące. Wartość słowa sterowania zależy od zadania sterowania jakie ma wykonać
falownik. Słowo sterujące (PZD1) składa się z 16 bitów, których znaczenia przedstawiono
w tabeli 2.
Tabela 2 (Słowo sterujące PZD1)
Bit Opis
Wartość = 0
0 STOP 1 (Ramp)
1 STOP 2 (Puls disable)
2 STOP 3 (Rapid stop)
3 RUN DISABLE
4 No Action
5 No Action
6 No Action
7 No Action
8 No Action
9 No Action
10 Disable Profibus control
11 Setpoint is not inverted
12 No Action
13 No Action
14 No Action
15 No Action
Wartość = 1
ON 1 (Ready to run)
ENABLE
FAULT RESET (0->1)
No Action
No Action
Enable Profibus control
Setpoint is inverted
No Action
No Action
No Action
No Action
Jeśli zostanie wybrany tryb PPO1 to pierwsze cztery początkowe wejściowe i
wyjściowe słowa dotyczą odczytu/zapisu parametru (dane PKW). Słowa wyjściowe PKW
mogą teraz zostać wyzerowane. Wartość częstotliwości i rzeczywista wartość są
standaryzowane. W tej sytuacji wartość 4000 (hex) odpowiada częstotliwości 50Hz.
Największa wartość, jaka może zostać wysłana to 7FFF (hex). Standaryzacja
częstotliwości może zostać zmieniona. Służy do tego parametr P2000 w falowniku. Dane
są wysyłane w następującej sekwencji: słowo sterujące, wartość zadana częstotliwości,
słowo stanu, rzeczywista częstotliwość.
12
Przykład wysyłanych komunikatów do uruchomienia napędu:
- Słowo przygotowujące napęd do pracy:
PZD1(Słowo sterujące) = 047Eh PZD2 (Częstotliwość zadana) = 0000h
- Napęd pracuje z częstotliwością 12,5Hz:
PZD1 = 047Fh PZD2 = 1000h
- Napęd pracuje z częstotliwością 50Hz:
PZD1 = 047Fh PZD2 = 4000h
- Nawrót napędu z częstotliwością 12,5Hz:
PZD1 = 0C7Fh PZD2 = 1000h
- Reset błędu:
PZD1 = 04FEh PZD2 = 0000h
Przekształtniki MICROMASTER 420 mogą być w pełni sterowane poprzez sieć
Profibus DP. W porównaniu z większymi falownikami mają ograniczone możliwości. Jest
to spowodowane występowaniem tylko dwóch trybów adresowania PPO (jest ich w sumie
pięć). Mimo to posiadają możliwość pełnego sterowania poprzez sieć Profibus DP.
5. Programowanie sterownika S7-300 przy wykorzystaniu środowiska
STEP7
Sterownik PLC Siemens S7-300 zastosowany w stanowisku laboratoryjnym wyposażony
jest w następujące moduły:
 zasilacz PS 307 5A oznaczony symbolem 6ES7 307-1EA00-0AA0,
 procesor CPU 315-2DP oznaczony symbolem 6ES7 315-2AF03-0AB0,
 wejść dwustanowych SM 321 DI 16×DC24V oznaczony: 6ES7 321-1BH02-0AA0,
 wyjść dwustanowych SM 322 DO 16×DC24V/5A o symbolu 6ES7 322-1BH010AA0,
 wejść/wyjść analogowych SM 335 A14/A04×14/12BIT o symbolu 6ES7 3357HG01-0AB0.
Wymienione wyżej symbole modułów są niezbędne do konfiguracji sterownika w
programie STEP7. Szczegółowy opis konfiguracji jest przedstawiony w następnym
podrozdziale.
13
Sterowniki S7-300 programowane są za pomocą pakietu narzędziowego STEP7 lub
STEP7 Lite. Oprogramowanie narzędziowe pozwala na łatwe i pełne wykorzystanie
wszystkich funkcji sterownika. Obydwa pakiety pozwalają na całkowitą realizację układu
sterowania począwszy od fazy projektowej poprzez implementację algorytmu sterowania i
uruchomienia systemu a kończąc na diagnostyce i serwisowaniu sterownika [6, 7].
Pakiet narzędziowy STEP 7
STEP7 (wykorzystywany w pracy dyplomowej) jest stosowany do tworzenia
relatywnie
dużych
i
złożonych
aplikacji
sterujących,
wymagających
języków
programowania wyższego poziomu lub modułów funkcyjnych i komunikacyjnych. STEP7
jest kompatybilny z dodatkowymi pakietami narzędziowymi służącymi do programowania
sterowników za pomocą języków zorientowanych funkcjonalnie takimi jak Engineering
Tools.
W ramach pakietu Engineering Tools dostępne są:
 S7-SCL - (Structured Control Language) – język wyższego poziomu o strukturze
języka PASCAL do programowania sterowników S7/C7,
 S7-GRAPH
–
język
graficzny
umożliwiający
programowanie
sterowań
sekwencyjnych,
 S7-HiGraph – język programowania sterowników S7/C7 umożliwiający graficzne
przedstawienie procesów sekwencyjnych i asynchronicznych oraz diagramów
statusowych,
 CFC – język wyższego poziomu do graficznego opisu procesów technologicznych,
sekwencyjnych i asynchronicznych oraz diagramów statusowych.
Pakiety Engineering Tools wykorzystuje się do tworzenia dużych i skomplikowanych
układów sterowania.
Konfiguracja sterownika w STEP7
14
Moduły
sterownika
są
konfigurowane
i
parametryzowane
z
poziomu
oprogramowania STEP7. Dane konfiguracyjne modułów są zapisywane centralnie, w
pamięci CPU. W przypadku wymiany modułu dane konfiguracyjne są automatycznie
wysyłane do nowego modułu. Nie ma przy tym konieczności wykonywania „upgradu”
oprogramowania w przypadku użycia nowszych wersji modułów. Raz wykonana
konfiguracja modułów może być wykorzystywana dla innych sterowników, np. gdy
maszyna wykorzystująca sterownik jest powielana.
Po stworzeniu nowego projektu w oprogramowaniu Step7 należy przeprowadzić
konfigurację sprzętową samego sterownika oraz elementów (falowników, sieci Profibus
DP), którymi sterownik ma zarządzać. Aby dokonać konfiguracji sprzętu należy otworzyć
zakładkę „Hardware” w oknie głównym „Simatic Manager” (rys. 8).
Rys. 8. Okno główne „Simatic Manager”.
Pojawia się wtedy na monitorze okno „HW Config” (rys. 9). Należy tutaj wybrać wszystkie
moduły sterownika oraz dokonać konfiguracji dodatkowego osprzętu (falowników itp.).
15
Rys. 9. Konfiguracja osprzętu, okno „HW Config”
Poszczególne moduły sterownika posiadają odpowiednie symbole „Order number”, które
muszą być zgodne (rzeczywiste oraz w programie Step7). Należy tutaj również
skonfigurować sieć Profibus DP, w okienku „UR” klikając dwukrotnie na linijkę „DP”.
Pojawi się okno konfiguracji sieci Profibus: „Properties DP” (rys. 10).
16
Rys. 10. Konfiguracja sieci Profibus DP
Należy wybrać przycisk „Properties”, i pojawi się okno tworzenia sieci Profibus, rys. 11.
Po wybraniu zakładki „Parameters” wybieramy adres sieci Profibus.
Rys. 11. Ustawienia interfejsu Profibus DP
17
Aby stworzyć sieć Profibus, należy w oknie ustawień sieci Profibus DP (rys. 11) wybrać
opcję nowy „New”. Pojawi się wtedy okno konfiguracji nowej sieci Profibus (rys. 12).
Zakładka „General” umożliwia nadanie dowolnej nazwy dla tworzonej sieci.
Rys. 12. Tworzenie nowej sieci Profibus
Zakładka „Network Settings” (rys. 13) daje możliwość ustawienia szybkości transmisji
danych w sieci Profibus (maksymalna szybkość 12 Mb/s). Można również wybrać profil
sieci Profibus – należy wybrać profil DP.
18
Rys. 13. Ustawienia sieci Profibus
Po tych wszystkich krokach ustawień, sieć Profibus DP jest już odpowiednio
skonfigurowana do pracy i pojawi się „model” szyny Profibus „PROFIBUS(1): DP master
system (1)” (rys. 14).
Stanowisko laboratoryjne wyposażone jest w trzy falowniki MICROMASTER 420.
Falowniki te należy również odpowiednio skonfigurować w programie Step7 do pracy w
sieci Profibus. W tym cely w oknie „HW Config” (rys. 14) z okna dostępnych urządzeń
należy otworzyć katalog PROFIBUS DP i z tego poziomu wybrać katalog „SIMOVERT” i
powinny tutaj być dostępne falowniki MICROMASTER 4. Jeżeli nie ma tutaj falownika
MICROMASTER 4, to można importować do katalogu osprzętu plik GSD (Geräte Stamm
Datei – plik danych urządzenia). Plik GSD jest dostępny na płycie CD z dokumentacją
PROFIBUS falownika lub może zostać pobrany z internetu.
Rys. 14. Konfiguracja dostępnego osprzętu (falowników)
19
Po wybraniu falownika MICROMASTER 4 należy przeciągnąć go na szynę PROFIBUS
(1). Pojawi się wtedy okno konfiguracji interfejsu Profibus dla falowników
MICROMASTER 400 (rys. 15). Dla każdego falownika należy ustawić adres sieci
Profibus. Adresy są przyznawane automatycznie przez oprogramowanie, ale należy
zwrócić szczególną uwagę na to, aby były one zgodne z adresami ustawionymi w samych
falownikach (parametr P0918).
Rys. 15. Konfiguracji interfejsu Profibus dla falowników MICROMASTER 420
Należy również wybrać tryb adresowania PPO. W tym celu w oknie konfiguracji
osprzętu (rys. 14) należy dwukrotnie kliknąć na symbolu falownika. Pojawi się wtedy okno
ustawień sieci DP urządzeń „slave” jak na rysunku 16. Należy wybrać tryb PPO3 jeśli
użytkownik nie chce odczytywać albo zapisywać parametrów lub tryb PPO1 z dostępną
opcją odczyt/zapis parametrów (tylko takie tryby są obsługiwane przez falowniki
MICROMASTER 420).
20
Rys. 16. Ustawienia sieci DP dla urządzeń „slave”
Jeśli użytkownik wybierze tryb PPO1 to w oknie ustawień sieci urządzeń „slave” (rys. 16)
wyświetlone zostaną informacje o adresach wejść/wyjść „I/O address” dla obszaru
parametrów PKW oraz danych procesu „Actual value”. Są to niezbędne informacje do
opracowania oprogramowania dla sterownika S7-300.
21
Literatura
[1] MICROMASTER 420 - Dokumentacja Działania, Dokumentacja Użytkownika,
Wydanie Gamma.
[2] MICROMASTER 420 - Przekształtniki częstotliwości 0,12 kW – 11 kW, Katalog DA
51.2.
[3] MICROMASTER 420 - Skrócona Instrukcja Obsługi.
[4] Krzysztof Sacha „Sieci miejscowe Profibus”
[5] MICROMASTER PROFIBUS Optional Board, Operating Instructions, edition
02/2002
[6] Instrukcja obsługi sterowników serii S7-300
[7] SIMATIC S7-300 Uniwersalny sterownik PLC, Karta katalogowa, marzec 2002
[8] SIMATIC HMI MultiPanel MP 270 Equipment Manual
22