S120. Getting Started V3.0

Sinamics S110 / S120

Getting Started V3.0 Remco Valentin Technisch Product Support Siemens NL 27 juni 2009


V3.0

Getting Started Sinamics S110 / S120 1.0 Algemeen ..................................................................................................................4 1.1 Software ....................................................................................................................4 1.2 Hardware...................................................................................................................5 1.3 Handboeken links......................................................................................................7 1.4 Verschillen S110 en S120 .........................................................................................8 1.5 Bedrading Drive cliq kabels .......................................................................................9 1.6 CF kaart ..................................................................................................................10 1.6.1 Opslaan op CF kaart.........................................................................................10 1.6.2 Copiëren CF kaart.............................................................................................10 1.6.3 Firmware update op CF kaart ...........................................................................11 2. Sinamics S configuratie .............................................................................................12 2.1 Verbinding aanmaken..............................................................................................12 2.2 Fabrieks instellingen Sinamics S .............................................................................15 2.3 Inbedrijfname S110 .................................................................................................16 2.4 Inbedrijfname S120 .................................................................................................21 2.5 Testen van de as.....................................................................................................26 2.6 Drive optimaliseren..................................................................................................27 2.6.1 Automatische optimalisatie ...............................................................................27 2.6.2 Functie generator en tracen ..............................................................................30 2.6.3 Speed controler optimaliseren...........................................................................33 2.6.4 Position control optimaliseren ...........................................................................33 2.6.4 Position control optimaliseren ...........................................................................34 2.7 Refereren ................................................................................................................36 2.8 Mechanics ...............................................................................................................38 2.9 Positioneringsopdrachten ........................................................................................39 2.10 Basic Positioner.....................................................................................................40 2.10.1 Traversing blocks............................................................................................40 2.10.2 Direct Setpoint Modification MDI .....................................................................42 3.0 Safety integrated .....................................................................................................43 3.1 Failsafe functies ......................................................................................................44 3.2 Aansturen van de safety functies.............................................................................45 3.3 Safety settings in de drive .......................................................................................46 3.4 TM54F.....................................................................................................................49 3.5 Profisafe Telegrammen ...........................................................................................51 4.0 Sinamics S invoegen in S7 project ..........................................................................52 4.1 Sinamics S110 met GSD file ...................................................................................55 4.2 Aansturen positioneeringsacties..............................................................................57 4.3 FB202 Download problemen bij oude kleine PLC’s .................................................60 4.4 Profibus CP 342-5 kaart ..........................................................................................61 5.0 Communicatie met een panel voor Sinamics S........................................................64 Bijlage A: Afkortingen ....................................................................................................65

Ing. R.T. Valentin

Pagina 2 van 65


V3.0

Inleiding In deze Getting Started wordt aan de hand van een voorbeeld project een Sinamics S met basic positioner in bedrijf genomen. Voor het volgen van dit voorbeeld project is de volgende hardware en software nodig. - Sinamics S110 CU305 Of S120 met CU310 - Profibus van minimal 1,5MB - PC met minimaal Starter V4.1 SP2 HF4 of Drive ES V5.4 SP3 of Simotion Scout V4.1 SP2 HF4 met SSP S110. - S7 300/400-2DP PLC met Firmware stand V2.0 of hoger Om met Simotion Scout de Sinamics S110 te programmeren is een SSP nodig. Deze SSP wordt geleverd bij HF4 van Starter V4.1 SP2. De SSP zit in de volume 3 CD van de HF4 die te downloaden is vanaf entry ID 26233208 op de service en support site. De Getting Started is opgouwd met eerst wat algemene informatie. In hoofdstuk 2 staat het inbedrijfnemen van de Sinamics zelf. Hoofdstuk 3 is een apart hoofdstuk over de geintegreerde safety functionaliteit van de Sinamics. Als er gewerkt wordt met een S7-PLC staat in H4 alles wat gedaan moet worden. Bij een bestaand S7 project wat uitgebreidt wordt met 1 drive kan het handig zijn om eerst H4 door te lezen voordat met H1 begonnen wordt. In Hoofstuk 5 wordt beschreven hoe een Sinamics zonder PLC kan communiceren met een panel. Als laatste is nog een afkortingen lijst toegevoegd. 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 [email protected] met als onderwerp “GS Sinamics S110 Valentin”. Vragen die betrekking hebben op de apparatuur en de toepassing er van dienen te geschieden op het e-mail adres [email protected]

Ing. R.T. Valentin

Pagina 3 van 65


V3.0

1.0 Algemeen 1.1 Software Voor het programmeren van drives is de software Starter. Starter stand alone is een gratis tool die te downloaden is van de service en support site. 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 o Basic o Graphic o Simatic o PCS7 S7-Technology Scout

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. 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. 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. 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 S7Technology is het niet mogelijk om het scout pakket te openen. Voor Starter was het software pakket DriveMonitor. De laatste versie van Drivemonitor is V5.4.1.1 en is te downloaden vanaf: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/11769381. Hiermee 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 4 van 65


V3.0

1.2 Hardware Hieronder een tekening van de S110 CU305 met alle aansluitpunten en het slot voor de MMC aan de onderkant.

Op de Blocksize power module (PM340) wordt de voedingsspanning (400V), de motorkabel en de eventuele remweerstand aangesloten. Zowel de PM340 als de CU305 moeten aan aarde worden aangesloten.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 5 van 65


V3.0

Op de CU305 worden de digitale en analoge in en uitgangen aangesloten. De ingangen 16 tot en met 19 kunnen worden gebruikt als Failsafe ingangen Sil 2.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 6 van 65


V3.0

1.3 Handboeken links 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. Hardware beschrijving en hoe aan te sluiten. SINAMICS S Equipment Manual S110: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/33940571 S120: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/26505242 Eerste stappen voor het in bedrijf nemen van de S110 SINAMICS S110 Function Manual Getting Started http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/34017754 Complete beschrijving van de functies en mogelijkheden van de SINAMICS S serie SINAMICS S Function Manual Drive Functions S110: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/34017730 s120: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/26545136 Parameterlijst en Function Diagrammen SINAMICS S List Manual S110: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/33972734 S120: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/33974002 Safety integrated functionaliteit beschrijvingen SINAMICS S120 Safety Integrated Function Manual http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/26545115

Ing. R.T. Valentin

Pagina 7 van 65


V3.0

1.4 Verschillen S110 en S120 De Sinamics S110 is de uitgeklede versie van de S120. De S110 bestaat alleen in de AC/AC variant voor 1 motor. De S120 heeft een AC/AC variant (CU310), maar ook een CU320 waar meerdere Drives achter 1 control unit zitten. In de onderstaande tabel zijn de meest belangrijke verschillen tussen een S110 en een S120. Functie Closed-loop control Motor types

S110 Servo Inductie, Servo

Performance Current/Speed/Position/ Positioning

Servo 250µs/250µs/1ms/4ms

Epos traversing blocks Technology Functies

16 -Technology Controller

Vrije bouwstenen Safety Integrated

Free Blocks - Basic Functions - Extended Functions Via onboard klemmen of Profisafe - Drive Cliq Voor 1 encoder - RS 232 voor Starter - Profibus - CAN - Profinet (in aantocht) - Drive Cliq motoren - Resolver: SMC10 - sin/cos/EnDat: SMC20 - TTL/HTL/SSI*: aan boord -TTL/HTL/SSI: SMC30

System interfaces

Bus interfaces

Aansluitbare encoders

S120 Servo, Vector en V/F Inductie, Synchrone, Lineair, Torque Servo 62,5µs/62,5µs/1ms/2ms Vector 250µs/250µs/1ms/2ms 64 - Technology Controller - KT estimator - Friction Characteristic Drive Control Chart (DCC) - Basic Functions - Extended Functions Via TM54F of Profisafe - Drive Cliq Voor encoders en TM’s - RS 232 voor Starter - Profibus - Profinet - Drive Cliq motoren - Resolver: SMC10 - sin/cos/EnDat: SMx20 -TTL/HTL/SSI: SMC30

* SSI met incrementele track alleen via SMC30

In Hoofdstuk 1.5 en 1.6 worden nog 2 extra verschillen tussen de S110 en S120 beschreven. In H1.5 staat informatie over de drive cliq topology. De S110 kan maar 1 SMC (encoder module) aan. De S120 kan meerder SMC’s aan, maar ook extra power modules, motor modules en I/O modules via drive cliq. H1.6 gaat over de firmware uploaden in een S120. Bij de S120 stat de firmware op een CF kaart. In deze firmware staan de functies beschreven die de S120 ondersteund. Bij de S110 staat de firmware intern op een ROM geheugen beschreven. De MMC in de S120 is alleen voor het copieren van data van de ene S110 naar de andere.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 8 van 65


V3.0

1.5 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 9 van 65


V3.0

1.6 CF kaart 1.6.1 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.

1.6.2 Copiëren 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 10 van 65


V3.0

1.6.3 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 verandert en deze weer uitgelezen moet worden. De laatste Firmware versie is V2.4.1 HF6 en kan alleen op 64MB CF kaarten compleet worden geïnstalleerd. Bij 32 MB kaarten is het mogelijk om enkele talen te verwijderen, waardoor de firmware ook op deze kaart kan. Nadat de Firmware is uitgepakt en opgeslagen op de PC kan in de map Siemens\Sinamics\Data\Desc 1 of meerdere talen verwijdert worden. Daarna kan de CF kaart worden beschreven met de laatste firmware volgends de volgende stappen. 1) Download the file cf_s120_v02040106.zip en pak deze uit op de PC. 2) Upload het project van de CU naar Starter. 3) Schakel de spanning van de voeding af. 4) Plaats de CF kaart in een CF kaart lezer en sluit deze op de PC aan. 5) Copieer de map ‘Keys’ en sla deze op de PC op. 6) Verwijder alle files en mappen van de CF kaart. 7) Copieer alle files en mappen van de uitgepakte zip file naar de CF kaart. 8) Copieer de map Keys weer terug naar de CF kaart. 9) Plaats de CF kaart weer terug in de Control Unit 10) Schakel de spanning op de CU. 11) Verander in Starter de ‘Device versie’ met rechter muis op de CU -> Target Device -> Device Version. 12) Ga met Starter online. 13) Download het project in de CU en copy RAM to ROM naar de CF kaart. Op de onderstaande link staat een uitgebreidere beschrijving en is de firmware te downloaden:

http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/24731324

Ing. R.T. Valentin

Pagina 11 van 65


V3.0

2. Sinamics S configuratie 2.1 Verbinding aanmaken 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. Om online te kijken welke drives er aanwezig zijn, wordt accessible notes gebruikt. Accessible notes 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 12 van 65


V3.0

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 13 van 65


V3.0

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 14 van 65


V3.0

2.2 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 online en offline verschillen. 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 15 van 65


V3.0

2.3 Inbedrijfname S110 De inbedrijfname van de Sinamics S120 wordt besproken in H2.4. 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 16 van 65


V3.0

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 17 van 65


V3.0

Bij de encoder instelling kan een 2e encoder geselecteerd worden. De eerste encoder is de motorencoder voor het motormodel. De 2e encoder kan gebruikt worden voor het positioneren. Dit is gebruikelijk bij overbrengingen met slip. Door de 2e 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 18 van 65


V3.0

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 19 van 65


V3.0

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 20 van 65


V3.0

2.4 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 21 van 65


V3.0

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 22 van 65


V3.0

Om aan te geven of de voedingsspanning aanwezig is kan er een digitale ingang worden gekoppeld aan de as. Deze ingang kan van de CU310 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 23 van 65


V3.0

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 = 10000 LU, dan is de resolutie 1 µm per LU.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 24 van 65


V3.0

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 25 van 65


V3.0

2.5 Testen van de as In het control panel kunnen drives en assen worden getest. 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).

Als eerste test wordt de drive bewogen met een bepaalde snelheid. Hiervoor moeten alle enables hoog zijn en een snelheid 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 CU305.

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 26 van 65


V3.0

2.6 Drive optimaliseren 2.6.1 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: 1) Automatisch in een keer

2) Stap voor Stap

Ing. R.T. Valentin

Pagina 27 van 65


V3.0

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 28 van 65


V3.0

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 29 van 65


V3.0

2.6.2 Functie generator en tracen Met de automatische optimalisatie worden P1460 en P1462 uitgerekend en ingesteld. Deze 2 parameter zijn met behulp van de Functie generator en traces nog applicatie specifieker te optimaliseren. Met de ingebouwde functie generator en tracé is het mogelijk om de snelheidsregeling te optimaliseren. Hierdoor zal de aandrijving zo optimaal mogelijk kunnen reageren. De eerste stap is de functie generator (tweede tabblad) instellen. De functie generator kan verschillende vormen aan als blok, zaagtand, sinus en stappen. 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.

Als de functiegenerator werkt, kan de tracé (eerste tabblad) ingesteld worden. Het is mogelijk om 8 signalen tegelijkertijd te tracen. De tracé kan een bepaalde tijd tracen, maar ook oneindig doorgaan. Ook kan de tracé gestart worden aan de hand van een trigger. Dit kan later handig zijn als verschillende variabelen bekeken moeten worden in een specifiek geval van bijvoorbeeld een foutmelding.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 30 van 65


V3.0

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.

De variabelen om te tracen zijn in eerste instantie: • R62 Speed setpoint • R63 Actuele speed • R68 Actuele stroom Nadat de trace is ingesteld moet deze gesaved en gedownload worden. 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 scalereingen niet gelijk en lijkt de actuele waarde kleiner dan het setpoint. Met de rechtermuis in het scherm kan de scaling opgeroepen worden.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 31 van 65


V3.0

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 32 van 65


V3.0

2.6.3 Speed controler optimaliseren In de Sinamics S zitten twee regelaars die geoptimaliseerd kunnen worden. De eerste regelaar is de speed controller. Deze speed controller is de regelaar om de draaisnelheid voor de motor te berekenen. De tweede regelaar is Position controller. Aan de hand van het Position setpoint wordt berekend welk toerental de motor moet draaien. Dit toerental gaat naar de speed controller die de motor zo aan stuurt dat het toerental wordt gehaald. 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.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 33 van 65


V3.0

2.6.4 Position control optimaliseren Naast de speedloop optimalisatie moet ook de positieloop geoptimaliseerd worden. De P en I factoren hiervoor staan in het tabblad ‘Position controller’ onder ‘Drive\Technology\Position Control\Position Controller’. Daarnaast is een belangrijke parameter de Precontrol. Deze staat in het tabblad Setpoint positioner controller. Daarmee wordt bij het aansturen van de drive rekening gehouden met de vertragingen in de communicatie en berekeningen van de CU en de power module. Een standaard waarde voor de Precontrol is 100%.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 34 van 65


V3.0

Voor de position control loop is geen functie generator stap mogelijk. Om de positieloop te optimaliseren moet er een stap vanuit het control panel of vanuit de PLC worden aangestuurd. De trigger van de tracéfunctie kan zo worden ingesteld dat deze pas gaat lopen als de drive een positioneerstap maakt. Voor de tracé zijn de volgende parameters interressant: R2666 Snelheids setpoint R2522: Actuele snelheid R2665: Positie setpoint R2521: Actuele positie R2565: Volg fout.

De trigger kan gezet worden op een positieve edge van de snelheid. Als Threshold value kan er bijvoorbeeld een waarde van 10*1000LU/min ingegeven worden. Een trigger waarde van 0 werkt niet. Om ook het voortraject te zien kan een pretrigger ingegeven worden van 200ms. Om een compacte tracé te krijgen, moet endless tracing uitgezet worden en een tijd ingevuld worden

Het eind resultaat ziet er dan als volgt uit.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 35 van 65


V3.0

2.7 Refereren Elke as moet de eerste keer gerefereerd worden. Door dit referen (homen) wordt de actuele positie goed gezet. Hierdoor kan er absoluut gepositioneerd worden naar een bepaalde plaats. Bij absolute encoders wordt de positie onthouden na een spanningsuitval. Bij niet absolute encoders zoals resolvers en HTL/TTL encoders moet de as elke keer gerefereerd worden als de spanning van de drive af is geweest. Bij een absolute encoder kan de actuele waarde overschreven worden met een actuele positie. Nadat dit eenmaal is gedaan is dit niet meer nodig, zolang er geen frictie optreedt tussen de as en de encoder. Als er in het control panel voor Basic positioner wordt gekozen, is de actuele positie zichtbaar. Ook wordt aangegeven of de drive is gehomed. Pas als de drive is gehomed is het mogelijk om absoluut te positioneren of traversing bloks te gebruiken.

Bij ‘Actief homing’ wordt direct de ‘Home position coordinate’ als actuele positie geschreven. Bij passief homing zal de as bewegen tot een ingang het homen wordt geactiveerd. Hierbij wordt rekening gehouden of de as positief of negatief draait.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 36 van 65


V3.0

Bij een incrementele encoder en resolvers is homing alleen mogelijk met een beweging en wordt niet onthouden als de spanning is afgevallen. Het homen van een as is natuurlijk niet nodig als er alleen relatief wordt gepositioneerd. Voor het homen van een incrementele encoder en resolver zijn de volgende instellingen nodig:

Bij homing mode kan worden aangegeven hoe het homen gaat. Moet de as eerst bewegen totdat er een homing sensor wordt bereikt en daarna de zero puls opzoeken (active homing) of direct naar een (externe) zero puls kijken van de encoder (passive homing). Onder ‘Approach velocities’ is aan te geven met welke snelheden gezocht moet worden naar sensoren of zero pulsen.

Na de instellingen kan in het control panel de drive worden ge-enabled en het homen geactiveerd.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 37 van 65


V3.0

2.8 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 38 van 65


V3.0

2.9 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 39 van 65


V3.0

2.10 Basic Positioner 2.10.1 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 40 van 65


V3.0

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 41 van 65


V3.0

2.10.2 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 prositioneren positief, negatief of via de kortste weg moet. Draairichting Kortste weg Positief Negatief Kortste weg

P2651 0 1 0 1

P2652 0 0 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 42 van 65


V3.0

3.0 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 staat in het handboek Sinamics Safety integrated dat de downloaden is vanaf: http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/26545115 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, categorie 3, performance level D veiligheid worden bereikt.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 43 van 65


V3.0

3.1 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 44 van 65


V3.0

3.2 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. Een overzicht van de Failsafe digitale ingangen is te zien in H1.2. Voor de extended functies is een licentie nodig. Deze licentie komt op de MMC te staandie in de CU305 dan aanwezig moet zijn. 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: 6SL3040-...-0AA1 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 45 van 65


V3.0

3.3 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 2e 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 2e parameterlijst in ms ingevuld. Achter de knop safe standstil en Extended settings staan de instellingen voor de klemingangen.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 46 van 65


V3.0

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 47 van 65


V3.0

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 48 van 65


V3.0

3.4 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 49 van 65


V3.0

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 Failsfae 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 50 van 65


V3.0

3.5 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 controleerd 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 staions 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 51 van 65


V3.0

4.0 Sinamics S invoegen in S7 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.

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.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 52 van 65


V3.0

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 53 van 65


V3.0

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 54 van 65


V3.0

4.1 Sinamics S110 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 doanloaden vanaf internet. Voor de S120 staat de GSD filo 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 55 van 65


V3.0

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 56 van 65


V3.0

4.2 Aansturen positioneeringsacties 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. FB 202 is geschikt gemaakt voor zowel de S110 als de S120 met telegram type 110. De FB is een voorbeeld FB en wordt niet verder gesuppord. Er kunnen geen rechten aan de FB ontleend worden. 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 57 van 65


V3.0

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

Ing. R.T. Valentin

xx0x xx1x xx2x xx3x

Pagina 58 van 65


V3.0

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 59 van 65


V3.0

4.3 FB202 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 60 van 65


V3.0

4.4 Profibus CP 342-5 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 342-5 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 ergends 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 61 van 65


V3.0

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 62 van 65


V3.0

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 63 van 65


V3.0

5.0 Communicatie met een panel voor Sinamics S

Het is mogelijk om direct van het panel zonder gebruik van een PLC parameters te lezen en te schrijven in een Micromaster of Sinamics. In het hier onderstaand voorbeeld is een configuratie van een 315 PLC met een Sinamics S120 en een MP370. 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.

P2620.0 wordt weergegeven als DB2620.DBDxxx. Het dubbelwoord adres hangt af van het Drive Object nummer. Voor het dubbelwoord adres geldt: Drive Object nummer * 1024 + Index nummer = 2048. P2620.0 met Drive Object nummer 2 wordt dan: DB2620.DBD2048. P2620.1 met Drive Object nummer 2 wordt dan: DB2620.DBD2049.

Ing. R.T. Valentin

Pagina 64 van 65


V3.0

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 65 van 65

S120. Getting Started V3.0

Recommend Documents