Управление преобразователями частоты Micromaster 420 по протоколу USS

2021-12-28 Промышленное  Комментариев нет

Частотные преобразователи Siemens Micromaster 420 являлись до недавнего времени одними из самых востребованных моделей в линейке и несмотря на то, что данная серия была снята с производства еще в 2018 г, представители данного семейства приводов до сих пор встречаются на различных промышленных объектах, где они исправно выполняют свои функции.

Siemens Micromaster 420

В рамках данной статьи я предлагаю рассмотреть один из вариантов управления приводами Micromaster 420, через интерфейс RS485 с использованием протокола USS.

В качестве Master устройства будет выступать ПЛК S7 1200. Также для соединения нам понадобится модуль связи — либо коммуникационная плата CB1241, либо коммуникационный модуль CM 1241. В первом случае плата устанавливается на передней панели ПЛК, в то время как модули подключаются с левой стороны контроллера. Подробнее о ПЛК S7 1200 и дополнительных подключаемых модулях вы можете узнать из статьи Контроллеры SIMATIC S7-1200.

Перед тем, как перейти к конфигурации преобразователя Micromaster и дальнейшей работе по настройке его соединения с ПЛК, предлагаю кратко рассмотреть, что из-себя представляет протокол USS.

USS (Universal Serial Interface Protocol)

USS протокол, или протокол универсального последовательного интерфейса является проприетарным протоколом Siemens, разработанным в 90-х годах специально для управления приводами.

Протокол использует соединение  "ведущий-ведомый" для коммуникаций по последовательной шине, причем в сети может быть только одно ведущее устройство, например ПЛК S7 1200, к которому  можно подключить до 16 преобразователей  для каждого модуля связи. Преобразователи являются ведомыми устройствами в сети и не могут самостоятельно получать доступ к шине, то есть они могут только отвечать на запросы ведущего устройства. При этом прямая передача сообщений между отдельными ведомыми устройствами невозможна. Обмен данными между устройствами по USS протоколу ведется в полудуплексном режиме.

В качестве физического интерфейса связи используется RS485. Как обычно в соединениях на основе RS485, на последнем узле сети необходимо поставить терминальный резистор. Micromaster 420 не имеет встроенного оконечного сопротивления, поэтому его необходимо подключить вручную.

При подключении модуля CM1241 и использовании разъема PROFIBUS DP, для подключения встроенного в разъем резистора, установите переключатель в положение ON.

Если используется плата CB1241, нет необходимости устанавливать внешний резистор, так как он уже установлен в плате.

Для подключения к ПЛК по RS485, в преобразователе необходимо задействовать клеммы 14 и 15.

Клеммы управления привода Micromaster 420

Далее, чтобы разрешить управление по USS, нам надо внести некоторые изменения в конфигурацию привода.

Конфигурация Micromaster 420

Изменение параметров конфигурации привода может осуществляться через базовую панель оператора (BOP), дополнительную панель (АОР), либо при помощи ПО «DriveMonitor».

Для сброса всех параметров на заводские настройки, необходимо установить значение параметров P0010 = 30 и P0970 = 1. Уровень доступа определяется в параметре P0003. Выберем расширенный доступ P0003 = 3.

Далее  вводим  номинальные данные двигателя.

  • Р0304 – номинальное напряжение двигателя, В;
  • Р0305 – номинальный ток двигателя, А;
  • Р0307 – номинальную мощность двигателя, кВт;
  • Р0308 – номинальный коэффициент мощности двигателя;
  • Р0310 – номинальную частоту двигателя, Гц;
  • Р0311 – номинальную скорость двигателя, об/мин;
  • Р0314 – число пар полюсов.

Также задаем время разгона и торможения.

  • Р1120 – время разгона, 5 с;
  • Р1121 – время торможения, 5 с.

Во избежание аварийных ситуаций желательно установить значения максимальной частоты Р1082 (50Гц) и коэффициента перегрузки двигателя Р0640 (120% от номинального тока двигателя).

Для настройки связи частотного преобразователя с ПЛК по USS зададим следующие параметры:

  • Выбор источника заданного значения частоты

P1000 = 5 -  USS на COM-Link.

  • USS денормирование

P2009 = 0

  • Скорость передачи данных по USS

P2010 = 6 (9600 bit/s)

  • USS адрес

2011 = 1

  • Длина слова PZD телеграммы

2012 = 2

  • Длина слова PKW телеграммы

2013 = 4

На последних двух параметрах остановимся подробнее.

PZD и PKW являются частями телеграммы протокола USS.

С помощью PZD передаются управляющие слова (STW) и заданные значения (HSW) или слова состояния (ZSW) и фактические значения (HIW).  Параметр 2012 указывает длину слова, при этом первые два слова (P2012 = 2) это либо управляющее слово и главное заданное значение, либо слово состояния и главное фактическое значение.

1-ое управляющее слово (STW1) должно быть передано в 1-ом слове PZD, если привод управляется через последовательный интерфейс (P0700 или P0719). Главное заданное значение (HSW) должно быть передано во 2-ом слове PZD, если источник заданного значения определяется через параметр P1000 или P0719. При P2012 = 4 дополнительное управляющее слово (STW2) должно быть передано в 4-ом слове PZD.

PKW представляет собой область параметров для считывания/записи значений каких-либо параметров, например, для считывания сбоев, а также для считывания информации о свойствах какого-либо параметра, например, минимальные/максимальные границы и т.д.

PKW состоит из PKE (1-слово), IND (2-ое слово) или PWE (3. -е слово). С помощью параметра P2013 можно задавать длину PWE, при этом значение PKE и IND установлены постоянными.

Длина PKW может быть установлена как на постоянную длину в словах (P2013 = 3 или 4), так и на переменную длину (P2013 = 127).

Если выбрана постоянная длина в словах, то может быть передано только одно значение. Это необходимо учитывать и для индексированных параметров, в отличие от переменной длины PKW, когда и весь индексированный параметр может быть передан за одно задание. При постоянной длине PKW она должна быть выбрана так, чтобы значение могло быть включено в телеграмму.

По окончанию настроек установим параметр Р0010=0 для завершения процесса параметрирования и перевода преобразователя в режим готовности к включению.

Следующим этапом будет настройка связи с преобразователем в среде TIA Portal.

Настройка связи в TIA Portal

Для работы с USS протоколом в TIA Portal имеется четыре инструкции — USS_Port_Scan, USS_Drive_Control, USS_Read_Param и USS_Write_Param.

USS_Port_Scan управляет портом связи. Она  обрабатывает фактический обмен данными между ЦПУ и приводами через коммуникационный порт RS485. Для каждого порта должна быть только одна такая инструкция. Как правило, USS_Port_Scan вызывается из OB циклического прерывания. Время цикла для OB должно быть установлено приблизительно на половину минимального интервала вызова.

USS_Drive_Control является основной инструкцией управления преобразователями. Она обеспечивает программе доступ к конкретному приводу в USS-сети. Его входы и выходы являются состояниями и органами управления для привода. Позволяет управлять до 16 преобразователями, подключенными к одному порту. Вызов USS_Drive_Control осуществляется только из OB основного программного цикла.

USS_Read_Param отвечает за считывание рабочих параметров удаленного привода.

USS_Write_Param позволяет записывать рабочие параметры привода и, таким образом, изменять их настройки непосредственно из ПЛК.

После ознакомления с инструкциями, которые мы будем использовать, переходим к нашей задаче.

Первым делом, после создания проекта, добавим в конфигурацию ПЛК коммуникационный модуль или плату, в данном случае CB1241, из каталога HW TIA Portal.

добавим в конфигурацию ПЛК коммуникационный модуль

Затем в блок OB1 добавим инструкцию USS_Drive_Control, которая будет обмениваться данными с приводом, создавая сообщения запроса и интерпретируя ответные сообщения привода.

USS_Drive_Control

Для настройки скорости мы будем использовать один из встроенных аналоговых входов. В соответствии с настройкой преобразователя заданное значение будет в процентах ( % ) от частоты, установленной на устройстве. Поэтому мы нормализуем и масштабируем значения IW64 до значения от 0,0 до 100,0.

Масштабирование

Для управления связью по USS используем  инструкцию USS_Port_Scan, которая должна вызываться из блока циклических прерываний (по умолчанию OB30), который необходимо вызывать через регулярные промежутки времени для обновления данных обмена.

Интервал времени прерывания зависит от скорости связи, согласно следующей таблице:

Таблица интервалов времени вызова блока прерываний

Поскольку в настройках привода мы установили скорость 9600 бит/с, а инструкция пересылается до двух раз, нам нужно будет установить время в OB30 немного меньше половины минимума, который для этой скорости составляет 116,3 мс. В нашем случае мы выберем 50 мс.

Добавим в программу блок прерываний OB30:

Блок циклического прерывания

Затем перетаскиваем в созданный блок инструкцию USS_Port_Scan.

USS_Port_Scan

Чтобы выбрать порт, мы должны знать идентификатор HW коммуникационного модуля, который в данном случае является 269.

идентификатор

В параметре BAUD указываем скорость передачи данных (она должна соответствовать скорости, установленной в настройках преобразователя, в данном случае 9600 бит/с). В USS_DB указываем имя DB экземпляра инструкции USS_Drive_Control.

Наконец, в соответствии с руководством S7-1200, если используется CB1241, мы должны внести изменения в значения по умолчанию DB USS_Port_Scan. Нам нужно будет установить значение LINE_PRE на 0. В противном случае, это может привести к ошибке связи.

DB USS_Port_Scan

Таким же образом добавляем в OB1 инструкции USS_Read_Param и USS_Write_Param, для считывания и записи параметров привода.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Яндекс

Комментарии

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>