(495) 661-24-41
(495) 661-24-61

    sales@stoikltd.ru
service@stoikltd.ru

О компании
Новости
Статьи
Продукция
Поддержка
Контакты
О компанииО компании
НовостиНовости
СтатьиСтатьи
ПродукцияПродукция
ПоддержкаПоддержка
КонтактыКонтакты
Delta Electronics logo
AuCom logo
Fotek Controls logo

Акции!

Вход для партнеров


забыли пароль?

Новости

6.6Новое в номенклатуре термоконтроллеров Delta Electronics
31.5Снижение цены панели оператора с ПЛК
31.5Снижение цен на преобразователи частоты Delta Electronics
Архив новостей
Статьи02.11.2016 - Использование общепромышленного привода VFD-C2000 для позиционирования с миллиметровой точностью по протоколу Profibus

02.11.2016 - Использование общепромышленного привода VFD-C2000 для позиционирования с миллиметровой точностью по протоколу Profibus


Позиционирование является одной из основных задач электропривода, особенно в задачах управления движением (motion control). Инженер по автоматизации в своей практике довольно часто сталкивается с необходимостью позиционирования рабочих органов оборудования или материала. Например, позиционирование запорного элемента трубопроводной арматуры, направляющего аппарата, позиционирование конвейера, нажимного винта прокатного стана, тележки порционного дозирования, автостеллы, подъемника. Если шуточно обобщить, то машиностроители сталкиваются всего с тремя проблемами - это не едет, переезжает или недоезжает.  

Прецизионное позиционирование с точностью от десятых долей миллиметра и выше, учитывающее множество дополнительных факторов, успешно решается с помощью сервоприводов производства Delta Electronics семейства ASD.

Однако и обычный общепромышленный частотный преобразователь C2000 (того же производителя), со всей своей неприхотливостью и широким мощностным рядом, может быть использован для многих задач позиционирования, например, в непрецизионных приложениях, для которых достаточна точность позиционирования около миллиметра.

В данной статье описывается порядок конфигурирования универсального преобразователя частоты серии C2000 под задачу позиционирования и процедура передачи уставки позиции по протоколу Profibus из ПЛК Siemens S7 используя TIA PORTAL.
 


Рис.1 Система позиционирования включает в себя C2000 с дополнительной платой энкодера
и коммуникационной платой Profibus, ПЛК S7 1500 и саму сеть.

 

Необходимое оборудование

Полный перечень необходимого оборудования и ПО:

  • Преобразователь Delta C2000 + двигатель + энкодер
  • EMC-PG01 - плата энкодера
  • ПЛК S7-1500 с прошивкой Profibus версии не ниже  1.8 (если ниже, требуется обновление).
  • TIA PORTAL V12/V13
  • Кабель Profibus DP с разъемами со встроенными нагрузочными резисторами, удовлетворяющий спецификации Profibus,

Для того, что бы иметь возможность работать в режиме позиционирования, необходимо установить в привод С2000 дополнительную плату энкодера, соответствующую его типу, например, EMC-PG01, а так же плату CMP-01 интерфейса Profibus-DP.  При этом не забудьте подсоединить землю (GND) платы энкодера к общей земле GND, иначе не исключен отказ энкодера.


Рис.2 Преобразователь частоты C2000 с установленной платой энкодера
и платой интерфейса Profibus (Slave)

 

Установка и конфигурация энкодера 

Правильный выбор энкодера является основополагающим фактором успеха для конкретной задачи позиционирования. Например, если требуется быстрая реакция, необходимо обратить внимание на частоту сигнала энкодера и его совместимость с частотой опроса платы EMG-PG01.

Для максимального соответствия требованиям применения преобразователи частоты VFD-C2000 поддерживают разные типы энкодеров как производства Delta, так и сторонних производителей, на разное напряжение питания и по разным схемам подключения. Для более подробной информации см. раздел 3 руководства С2000.

 

Конфигурация двигателя 

Считается, что синхронные двигатели на постоянных магнитах более подходят для задач позиционирования. Но преобразователи частоты VFD-C2000 в режиме позиционирования могут управлять как синхронными, так и обычными асинхронными двигателями.
Для этого, перед использованием ПЧ в векторном режиме необходимо пройти процедуру автотестирования двигателя. Если есть возможность отсоединить двигатель от нагрузки, то рекомендуется провести автонастройку с вращением ротора, поскольку это может улучшить характеристики позиционирования.

 

Поиск начального положения   

Инкрементальные энкодеры не запоминают свою позицию при пропадании питания, поэтому сразу же после включения необходимо найти точку отсчета, относительно которой будет задаваться дальнейшие перемещения.

Процесс поиска начального положения называется хомингом (homing). В хоминге задействованы 3 дискретных входа частотника - два - для концевых выключателей предельных позиций, ограничивающих область поиска и один - собственно сигнал достижения начальной точки отчета.


Рис.3 Поиск точки отсчета (Reference ORG). NL и PL - конечные путевые выключатели

Для C2000 существует множество режимов поиска начального положения, задаваемого параметром 0-40. В руководстве приведены 8 возможных диаграмм скоростей поиска начальной позиции.

 

Позиционирование

После того, как правильно настроен векторный режим преобразователя частоты и успешно найдена начальная позиция, для включения режима позиционирования требуется выполнить 3-х простых шага:

  • Переключить ПЧ в режим позиционирования (P2P) (параметр 00-10 = 1)
  • Выбрать абсолютное или относительное позиционирование (параметр 00-12)
  • Определить, откуда будет поступать задание (команда) на позицию (параметр 11-40=5 Коммуникационная плата)

После этого, управление будет выполняться внешним ПЛК, в данном случае Siemens S7, по протоколу Profibus DP.
Единицей измерения перемещения являются импульсы или фронты импульсов энкодера. За каждый оборот вала экодер со стандартным двухфазным выходным сигналом ABZ генерирует N имульсов и 4N фронтов (передние и задние фронты A и B сигналов). Таким образом, энкодер с разрешением 2500 импульсов на оборот генерирует 2500х4 = 10 000 фронтов, которые и считаются преобразователем частоты.

При использовании ПЛК в C2000 команды позиционирования всегда задаются в количестве фронтов. В нашем примере именно это количество должно пересылаться через Profibus PZD память.

Если у нас энкодер выдает 1024 импульса на оборот, тогда цена одного оборота будет 4096 фронтов. Поэтому, если мы измеряем перемещение в оборотах, команда на перемещение должна равняться 4096 x число оборотов.  

 

Настройка контроллера S7-1500 и сети Profibus-DP

TIA портал начинает “видеть” преобразователь частоты C2000 после установки файла Delta C2000.gsd в конфигурацию оборудования


Рис.5 Начальная конфигурация оборудования с VFD-C2000

Далее необходимо определить данные, которые будут пересылаться из преобразователя частоты в ПЛК и обратно.


Рис.6 Общие параметры устройства - данные пересылаемые из привода и в привод

Дальше в ПЛК заводятся теги, а также добавляются  необходимые функциональные блоки обмена в организационный блок OB1.


Рис.7  Фрагмент программы обмена ПЛК S7-1500

В примере в преобразователь частоты из ПЛК будут передаваться

  • команда управления (слово)
  • режим позиционирования
  • Задание  позиции (двойное слово)

ПЛК будет циклически получать из преобразователя частоты реальное положение вала двигателя.
Таким образом, настройка режима позиционирования преобразователя частоты, поиск начальной позиции, само позиционирование и мониторинг реального положения вала осуществляется с помощью программы ПЛК Siemens

При написании программы следует помнить, что ПЛК Siemens наследуют архитектуру регистров компании Motorola, в результате чего по сети Profibus DP вначале пересылается младший байт слова позиции, а затем старший.

 

Отладка 

Все передаваемые в преобразователь частоты данные, а также данные, получаемые из него, отображаются в стандартной таблице Watch table TIA Portal.

Пользователь имеет возможность не только контролировать, но и изменять в режиме реального времени эти данные.


Рис.8 Мониторинг обмена с помощью Watch Table

Кроме того, позицию можно считывать со стандартного пульта преобразователя частоты VFD-C2000.


Рис.9 Отображение позиции на стандартном пульте ПЧ

Точность и качество отработки команд позиционирования во многом зависит от качества настройки векторного режима преобразователя частоты VFD-C2000.

Векторный режим в преобразователях частоты серии C2000 Delta построен по классической схеме с использованием преобразований Кларка и Парка и переходом к вращающейся системе координат с обратной связью и имеет множество тонких настроек, позволяющих добиться большей точности, удерживающего момента и плавности хода.


Рис. 10. Архитектура векторного режима преобразователя частоты C2000

C помощью дополнительных параметров можно настроить полосу пропускания регуляторов на высокой, низкой и нулевой скорости, времена разгона и замедления, токи намагничивания.

 

Заключение

Штатный режим позиционирования P2P универсального преобразователя частоты серии C2000 Delta Electronics обладает достаточным функционалом для решения большинства задач позиционирования средней точности.

Команда на позиционирование может поступать как в виде импульсов на импульсный вход привода, так и по широко распространенным полевым  шинам Modbus, Profibus, CAN от управляющих устройств Delta Electronics или сторонних производителей. Кроме того, самим преобразователем частоты и его позиционированием можно управлять с помощью встроенного в преобразователь ПЛК.

Независимо от источника задания позиции (команды), преобразователь частоты сам ищет начальную точку и обрабатывает сигналы концевых выключателей по одному из 8-ми готовых алгоритмов при первом включении питания.

Диапазон мощностей до 500 кВт, возможность использования недорогих асинхронных двигателей, неприхотливость, доступность на складе, конкурентоспособная цена, встроенный полноценный ПЛК, совместимость с популярными полевыми шинами, бесплатность ПО - ускоряют решение часто встречающихся задач позиционирования в различных отраслях и делают эти решения привлекательными по цене.

Настоящая статья не является пошаговым руководством, а лишь демонстрирует принцип реализации непрецезионного позиционирования с помощью общепромышленных преобразователей частоты Delta Electronics.

Более подробную информацию можно получить в документах на английском языке ниже, а так же у российского авторизованного дистрибьютора Delta Electronics IABG - компании "СТОИК".

Positioning with C2000 and S7 Siemens in Profibus-DP (английский pdf 2,1 Мбайт)
Delta C2000 & Siemens S7 1500/1200 - PROFIBUS communication (английский pdf 5,5 Мбайт)
Программа примера для S7-1500 (2.6 Мбайт)
Таблица параметров привода VFD-C2000, оптимизированного для позиционирования (15 Кбайт)

 






вернуться;вернуться наверх страницынаверх страницы
Центральный офис, Москва
107392, Москва, ул. Просторная д.7
Тел./факс: (495) 661-24-41 (многоканальный)
E-mail: sales@stoikltd.ru