TIA Portal wie man Sie Technologieobjekte Positioning Axis konfigurieren

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TIA Portal wie man Sie Technologieobjekte Positioning Axis konfigurieren

Technologieobjekte: Positioning Axis

Bei der Steuerung von Antrieben von der SPS über PROFInet gibt es unbestreitbare Vorteile für die Verwendung von Technologieobjekten (später als „TO“ bezeichnet). Anstatt zeitaufwändiger Aufbau komplizierter Nachrichten, die über Telegramme gesendet werden müssen, musst du nur noch deinen Bewegungsbefehl verschieben, ihn auf relevante TO hinweisen und bereit zu gehen!

Aber für diese Methode, um richtig zu arbeiten, müssen Sie zuerst das TO konfigurieren, und das wird das Thema dieses Tutorials sein.

Über dieses Tutorial

  • Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, gibt es zwei Versionen von Video-Tutorial. Zuerst zeigt man, wie man TO: PositioningAxis V2.0, die zweite – V3.0 verwendet. Es gibt eine Reihe von Unterschieden zwischen den beiden und zu meiner Überraschung (dies bestätigt durch Siemens-Unterstützung) V2.0 hat einige Features, die in V3.0 verschrottet wurden. Ich weiß nicht, ob diese Features wieder in Änderungen kommen werden, aber ich werde sie im Verlauf dieses Tutorials hervorheben.
  • V3.0 ist nur im TIa Portal V14 verfügbar.
  • Wir schaffen eine lineare Bewegungsachse.
  • Jeder Schritt des Tutorials gibt Ihnen auch einen Hinweis auf Zeit (zB: 2:46), in dem Sie die entsprechende Aktion auf dem ersten Video oben sehen können.
  • Verwendete Hardware:
    • CPU 1511-1 PN – CPU 1511-1 PN – V2.1
    • G120 VFD: CU250S-2 PN Vector – 6SL3246-0BA22-1FA0 – V4.7.6, (Leistungsmodulversion ist irrelevant)
    • Drehgeber: 13-bit absolut mit PROFInet – 6FX2001-5QN13 (TIA Portal Universalobjekt für PROFInet Drehgeber: 6FX2001-5xN13)

1. Erstellen von Technologieobjekt – Positioning Axis (0:00)

Gehen Sie zu: Projektbaum » PLC_1 (Oder einen anderen Namen, den Sie Ihrer SPS gegeben haben könnten) » Technologieobjekt » Add new object

‚Add new object‘ Feld erscheint. Geben Sie Ihrer Achse einen Namen, klicken Sie auf Motion Control Icon und wählen Sie V2.0 aus dem Dropdown-Menü. Markieren Sie (oder doppelklicken) auf ‚TO_PositioningAxis‘:

Creating Technology Object Positioning Axis
Creating Technology Object Positioning Axis

Klicken Sie zur Bestätigung auf OK.

2. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Drive (0:22)

In diesem Abschnitt stellen wir unser Technologieobjekt auf ein Laufwerk in unserer HW Konfig.

Standardmäßig ist das G120-Laufwerk für die Verwendung von Telegramm 1 konfiguriert (Telegramm dient zum Datenaustausch zwischen SPS und Antrieb) V2.0 von TO: Positionierachse kommuniziert nur mit Telegramm 3 (im Gegensatz zu V3.0, das kommunikationsfähig ist Über Telegramm 1).

[EDIT]: Sie können Telegramm 1 verwenden, aber nur, wenn Sie das Telegramm des Encoders (Punkt 3 unten) zuerst konfigurieren!

Ermöglicht es, das Laufwerk für die Verwendung von Telegramm zu konfigurieren. 3. Gehen Sie zu: Antriebseigenschaften »PROFINET-Schnittstelle» Telegrammkonfiguration »in der Box rechts klicken Sie auf ‚Standardtelegramm 1‘, um das Dropdown-Menü zu öffnen» Standardtelegramm auswählen 3

Siemens Drive G120 Telegram Configuration
Siemens Drive G120 Telegram Configuration

Jetzt können wir zurück zu: TO: Positioning Axis » Hardware Interface » Drive » öffnen ‚Drive‘ drop-down menu » Ordner erweitern ‚PROFINET IO-System » Markieren ‚Derive_1‘ (Oder irgendeinen anderen Namen, den du deinem Umrichter gegeben hast) » Doppelklicken Sie auf ‚Drive_1‘ in der rechten Seite:

Positioning Axis Drive
Positioning Axis Drive

3. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Encoder (1:05)

Wir beginnen mit dem Zuweisen eines PROFInet-Telegramms an den Encoder. Um den Encoder in der ‚Netzwerkansicht‘ zu doppelklicken, öffnet sich die Geräteansicht. Markieren Sie den Encoder und klicken Sie auf den Pfeil nach links, um das Fenster ‚Gerätedaten‘ herauszuziehen. Erweitern Sie das ‚Hardware-Katalog‘ -Fenster » erweitern Sie den Ordner“ Submodule „, ziehen Sie das ‚Standardtelegramm 81‘ auf die ‚Geräteübersicht‘ und legen Sie es in die erste verfügbare Zeile im Abschnitt ‚EO Encoder Singleturn‘. (1:17)

Profinet Encoder telegram configuration
Profinet Encoder telegram configuration

Geh zu: TO: Positioning Axis » Hardware Interface » Encoder:

wähl encoder Verbindung – tick: ‚PROFIdrive encoder on PROFINET/PROFIBUS‘

Geh zu: Encoder selection » open ‚PROFIdrive encoder‘ Dropdown-Menü » erweitern ‚PROFINET IO-System folder » markieren ‚MC_ENCODER-Singleturn-13bit‘ » Doppelklick auf die ‚EO Encoder Singleturn‘ Standard telegram 81

Positioning Axis Encoder configuration
Positioning Axis Encoder configuration

4. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Data exchange (1:44)

Positioning Axis Data exchange
Positioning Axis Data exchange

Setzen Sie ‚Reference Speed‘ und ‚Maximum speed‘ auf 1500.0, da diese Werte der Umrichterkonfiguration entsprechen. Die ‚Maximum speed‘ wird in Bernstein hervorgehoben, da dieser Wert nicht mit den Werten in „Mechanics“ und „Dynamic limits“ übereinstimmt – wir werden sie später konfigurieren.

Ändern Sie den ‚Encoder type‘ und ‚Increments per revolution‘ (Resolution) gemäß Ihrem Encoder-Datenblatt. In diesem Fall wird es Rotary absolut und 8192 sein.

‚Fine resolution‘ des encoder (So’ne Art „Getriebeübersetzung“ für die encoder) sollte auf 1 und 1 gesetzt werden.

5. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Mechanics (2:46)

TIA Portal Positioning Axis Mechanics
TIA Portal Positioning Axis Mechanics

Mögliche Encoder-Montagearten sind: ‚On motor shaft‘, ‚On load side‘, ,External measuring system‘. Jeder von ihnen wird verschiedene Felder für die auslösen ‚Load gear‘ und ‚Position parameters‘ einstellungen. Wir wählen die erste Option.

Tick: ‚Consider load gear and leadscrew pitch for encoder evaluation‘.

Jetzt müssen wir die Getriebeübersetzung eingebenGetriebeübersetzung treibt uns, wie viele Drehungen der Motorwelle wir eine einzige Drehung der Getriebe-Ausgangswelle erhalten müssen. Zum Beispiel ist mein Getriebeübersetzung 14,77 (siehe unten), aber weil wir in diesen Feldern keine reellen Zahlen verwenden können, habe ich das Getriebeverhältnis von 1477: 100 eingegeben (siehe oben).

Tia Portal Positioning Axis Mechanics gear ratio
Tia Portal Positioning Axis Mechanics gear ratio

Leadscrew-Tonhöhe erzählt uns, wie viele Millimeter schlankere Bewegung wir pro Umdrehung der linearen Getriebeeingangswelle bekommen werden. Ich benutze Hepco DLS lineare Übertragung und Positionierung:

Tia Portal Positioning Axis Mechanics linear transmission
Tia Portal Positioning Axis Mechanics linear transmission

Von oben kann ich sehen, dass eine Eingangswellenumdrehung gleich 135 mm Bewegung ist.

ANDERE METHODE:

Wenn Sie keinen Zugang zu Getriebeübersetzung und linearem Getriebeübersetzung haben, aber Sie wissen, wie viele Millimeter Bewegung Sie pro eine Motorrevolution erhalten, müssen Sie die Box aufheben und Ihren Wert im unteren Feld eingeben: ‚Load movement per mototr revolution‘.

HINWEIS!: Diese zweite Methode ist NICHT in V3.0 des PositioningAxis Technology Object verfügbar.

6. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Position limits (3:02)

Positioning Axis limits
Positioning Axis limits

Mit Positioning Axis ist es möglich, Software-Endschalter, Hardware-Endschalter oder beides zu haben – einfach die entsprechende Box ankreuzen.

Hardware limit switch: Wähle ein Tag aus einem Dropdown-Menü zu einer Eingabe. Dann wähle das Wetter, das du möchtest, um ein HIGH oder ein LOW Signal zu erzeugen. Endschalter haben immer NC-Kontakte, so dass ein LOW-Signal anzeigt, dass ein bestimmter Endschalter erreicht ist, aber hier können Sie wählen, ob Sie dies mit LOW oder HIGH signalisieren möchten. Wird ein Hardware-Endschalter erreicht, wird der Technologiealarm 531 ausgegeben und das Technologieobjekt deaktiviert.

Software limit switch: Hier können Sie einen Software-Endschalter in [mm] einstellen. Damit dies funktioniert, solltest du einen absoluten Encoder haben und du musst die Achse nach Hause bringen (‚HOME‘ verwenden). Wenn Software-Schalter aktiviert sind, geht eine aktive Bewegung an der Position des Software-Endschalters zum Stillstand. Das technologische Objekt signalisiert einen Fehler. Nach der Quittierung des Fehlers kann die Achse wieder in Richtung ihres Betriebsbereichs bewegt werden.

7. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Dynamic limits (3:06)

TIA Portal how to: Positioning Axis Dynamic limits
TIA Portal how to: Positioning Axis Dynamic limits

Hier legen Sie die Geschwindigkeit und Beschleunigung für die Grenzen Ihrer Achse fest.

Maximum velocity (mm/s) und acceleration/deceleration (mm2/s) Kann nicht größer sein als die Höchstgeschwindigkeit zu fahren (Hardware interface » data exchange) und Mechanikkonfiguration (Getriebeübersetzung und Lead Screw-Tonhöhe) ermöglicht fur.

Rump-up time – ist die Zeit, die die Achse benötigt, um ihre maximale Geschwindigkeit mit ihrer maximalen Beschleunigung zu erreichen.

Rump-down time –  ist die Zeit, die die Achse benötigt, um die Achse von ihrer maximalen Geschwindigkeit zu stoppen, mit ihrer maximalen Verzögerung.

JerkIst die Geschwindigkeit der Beschleunigung (mm3/s). Sie können es als den Übergangszustand zwischen den folgenden denken:

  • stop » acceleration
  • acceleration » max velocity
  • max velocity » deceleration
  • deceleration » stop

Mehr » Wiki: Jerk

Wenn du einen Parameter änderst (zB habe ich die Rump-up / Rump-Down- und Glättungszeiten geändert), musst du nur die Schaltfläche ‚Calculate values‘ auswählen, um den Rest der Parameter entsprechend zu aktualisieren:

Positioning Axis Dynamic limits calculate
Positioning Axis Dynamic limits calculate

BONUS: Was ist der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Geschwindigkeit? Velocity ist eine Vektorgröße, die „Die Änderungsrate der Position des Objekts“ beschreibt, während die Geschwindigkeit die Größe der Geschwindigkeit des Objekts ist. Für uns aber ist der wichtigste Unterschied, dass die Geschwindigkeit (ein Vektor) die Richtung bewusst ist. Beispiel:

Wir bewegen unsere Achse von Position 10 [mm] auf 123 [mm], Geschwindigkeit gleich: 40 [mm / s] und Geschwindigkeit gleich 40 [mm / s]. Jetzt bewegen wir unsere Achse von Position 123 [mm] zurück auf 10 [mm], Geschwindigkeit gleich: – 40 [mm / s] und Geschwindigkeit entspricht 40 [mm / s].

8. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Dynamic default values (3:26)

Positioning Axis Dynamic default values
Positioning Axis Dynamic default values

Dies ist eine sehr nützliche Funktion. Da die Bewegungsanwendung ihre Beschleunigungs- / Verzögerungs- und Ruckwerte zwangsläufig verlängert (über HMI- oder SPS-Software), sobald sie in Betrieb genommen werden, ist es möglich, sie einmal hier einzustellen und sie in Bewegungsbefehlen wiederzuverwenden, indem sie den Wert „-1“ einfügen ‚:

Positioning Axis MC_MOVEABSOLUTE motion command
Positioning Axis MC_MOVEABSOLUTE motion command

Der oben genannte Befehl, sobald er ausgeführt wird, hat folgende Parameter:

  • velocity: 40 [mm’s]
  • acceleration: 80 [mm2/s]
  • deceleration:  80 [mm2/s]
  • jerk: 1600 [mm3/s]

9. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Homing (3:30)

Homing ist der Prozess der Einstellung der Nullpunkt für unsere Achse. Bitte beachten Sie, dass wir in diesem Abschnitt nur Parameter für aktives und passives Referenzieren konfigurieren. Die tatsächliche Auswahl der Referenzfahrt erfolgt über den Eingabeparameter ‚mode‘ im ‚MC_Home‘ Bewegungsbefehl:

Positioning Axis Home command
Positioning Axis Home command

Active Homing: Home-Befehl führt MOTION der Achse aus!

  1. Zero mark via PROFIdrive telegram and reference cam: Beim Auslösen beginnt sich die Achse in der im Parameter „Homing directiont“ eingestellten Richtung zu bewegen (siehe Bild unten) bei einer „Approach velocity“. Sobald die Achse den Referenznocken erreicht hat (Digitaleingangssatz in ‚Digital input homing mark/cam‘ geht hoch), steigt sie auf „Homing velocity“ und sucht nach der Gebernullmarke. Nach dem Auftreten der Encoder-Nullmarke wird die Achse nach unten gedrückt, um die Encoder-Nullmarke rückwärts zu stoppen. Wenn anstelle der Referenznocke die Achse auf den Hardware-Endschalter trifft, wird er heruntergefahren und gestoppt, es sei denn, die ‚Enable direction reversal at the hardware limit switch‘ wird überprüft. Dann wird die Richtung der Achse umgekehrt und die Achse sucht nach Referenznocken in entgegengesetzter Richtung. Rampen in diesem Verfahren verwenden die in dynamischen Grenzen eingestellten Werte (Abschnitt 7 oben).

    Positioning Axis Homing telegram and cam
    Positioning Axis Homing telegram and cam
  2. Zero mark via PROFIdrive telegram: Beim Auslösen beginnt sich die Achse in der im Parameter „Homing direction“ eingestellten Richtung zu bewegen (siehe Bild unten) bei einer „Homing direction“. Sobald die Achse die Encoder-Nullmarke erreicht, wird sie heruntergefahren, stoppt und umgekehrt zur Encoder-Nullmarke. Wenn anstatt die Encoder-Nullmarke zu finden, die Achse auf den Hardware-Endschalter trifft, wird er heruntergefahren und gestoppt, es sei denn, die ‚Enable direction reversal at the hardware limit switch‘ wird überprüft. Dann wird die Richtung der Achse umgekehrt und die Achse sucht nach der Encoder-Nullmarke in entgegengesetzter Richtung. Rampen in diesem Verfahren verwenden die in dynamischen Grenzen eingestellten Werte (Abschnitt 7 oben).

    Positioning Axis Homing telegram
    Positioning Axis Homing telegram
  3. Zero mark via digital input: TIA Portal Hilfe berät mit niedriger Geschwindigkeit mit dieser Methode, da es weniger genau als Methoden oben ist (da es keine Encoder-Nullmarke verwendet). Bei diesem Verfahren wird der Digitaleingang des Homing-Nockens (anstatt der Nocken- und Codier-Nullmarke wie bei der ersten Methode) verwendet, um die Einstellung der Ausgangsposition einzustellen. Es kann entweder positive oder negative Kante (wie pro Konfiguration – siehe Bild unten).

    Positioning Axis Homing digital input
    Positioning Axis Homing digital input

Passive Homing nutzt die gleichen Methoden wie aktive Homing, aber es wird nicht auslösen die Bewegung der Achse. Dies bedeutet, dass Sie Bewegungsbefehle (zB MC_MOVEABSOLUTE) verwenden müssen und dann den Befehl MC_HOME zum entsprechenden Zeitpunkt auslösen. Dies kann zum Beispiel für die Referenzfahrt der Achse jedes Mal verwendet werden, wenn es die Referenzfahrt-Kurve während des normalen Betriebs passiert, um die mechanischen Ungenauigkeiten der Anwendung zu minimieren.

Positioning Axis Passive homing
Positioning Axis Passive homing

10. Konfigurieren: Technologieobjekte – Positioning Axis: Position Monitoring (3:45)

Diese Funktion überwacht die Differenz zwischen der eingestellten Position (wie bei der Achse) und der aktuellen Position (basierend auf der Geberrückführung).

  • Tolerance time: ‚positioning window‘ – Wenn die Achsposition innerhalb dieser Toleranz liegt, gilt sie als Sollposition. ‚Tolerance time‘ – Verzögerungszeit erlaubt, den Sollwert ± Positionsfensterwert zu erreichen. ‚Minimum dwell time‘ – Achse muss mindestens so lang im Sollwert ± Positionsfensterbereich sein.
  • Following error: Ist der Unterschied in der Istposition und der Sollposition (in [mm]), die, wenn bestanden, einen Fehler erzeugt. Es wird dynamisch abhängig von der Geschwindigkeit angepasst (max Geschwindigkeit wird einen Fehler auslösen, wenn die Differenz größer ist, dass der Wert in ‚Maximum following error‘ Feld gesetzt). ‚Warning level‘ – Warnung wird über diesem Wert erzeugt, was ein Prozentsatz des folgenden Fehlers ist.
  • Standstill signal – hier konfigurieren wir die Parameter, in denen die Achse stillsteht: „velocity“ und „minimum dwell time“. Wenn die Achse innerhalb dieser Geschwindigkeitsgrenze für die in der ‚minimum dwell time‘ eingestellte Zeit liegt, als sie das Stillstandsignal erzeugt.

 

 

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