TIA Portal jak skonfigurować Technology Object Positioning Axis

0

TIA Portal jak skonfigurować Technology Object Positioning Axis

Technology Object: Positioning Axis

Podczas sterowania napędami PLC za pośrednictwem PROFInet są niezaprzeczalne zalety z korzystania z ‚Technology Objects’ (zwanej dalej „TO”). Zamiast czasochłonnego budowania skomplikowanych komend, wysyłanych za pośrednictwem telegramów wystarczy jedynie przeciągnąć funkcję ruchu, wskazując na odpowiednie TO i gotowe!

Ale, aby ta metoda działała poprawnie, najpierw musisz skonfigurować TO i będzie to temat tego tutorialu.

 

O poniższym tutorialu

  • Istnieją dwie wersje nagrań wideo do tego tutorialu. Pierwszy pokazuje jak używać TO: PositioningAxis V2.0, drugi – V3.0. Istnieje wiele różnic między nimi (potwierdzone przez wsparcie firmy Siemens) – V2.0 posiada pewne funkcje, które zostały usunięte w wersji 3.0. Nie wiem, czy te funkcje wrócą, ale pokażę je w trakcie tego tutorialu.
  • V3.0 jest dostępne tylko w TIA Portal V14.
  • Nasz oś będzie osią ruchu liniowego.
  • W każdym kroku tutorialu będę wskazywał czas w nagraniu (np: 2:46), w którym widać obecnie opisaywane funkcje.
  • Użyty hardware:
    • CPU 1511-1 PN – CPU 1511-1 PN – V2.1
    • Przemiennik częstotliwości G120: CU250S-2 PN Vector – 6SL3246-0BA22-1FA0 – V4.7.6, (power module – którakolwiek wersja)
    • Enkoder: 13-bit absolute PROFInet – 6FX2001-5QN13 ( uniwersalny objekt dla tego enkodera w TIA Portal : 6FX2001-5xN13)

1. Tworzenie Technology Object – Positioning Axis (0:00)

Idź do: Project tree » PLC_1 (czy jak kolwiek inaczej nazwałeś PLC) » Technology objects » Add new object

Pojawi się okno ‚Add new object’. nazwij swoją oś, kliknij ikonkę motion control i wybierz V2.0 z rozwijanego menu. Zaznacz (albo kliknij dwa razy) na ‚TO_PositioningAxis’:

Creating Technology Object Positioning Axis
Creating Technology Object Positioning Axis

Kliknij OK by zatwierdzić.

2. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Drive (0:22)

W tym punkcie połączymy nasz TO z napędem w konfiguracji HW.

Domyślnie napęd G120 jest skonfigurowany do używania Telegramu 1 (Telegram jest używany do wymiany danych między sterownikiem PLC a napędem). TO w wersji V2.0komunikuje się z osia tylko za pomocą Telegram 3 (w przeciwieństwie do V3.0, który jest w stanie komunikować się Za pośrednictwem Telegramu 1).

[Edycja]: Możesz użyć Telegramu 1, ale tylko wtedy, gdy NAJPIERW skonfigurujesz telegram Enkodera (pkt 3 poniżej)!

Skonfigurujmy napęd do użycia telegramu 3. Przejdź do: Drive Properties » PROFINET interface » Telegram configuration » w oknie po prawej kliknij na ‚Standard telegram 1’ aby rozwinąć menu » Wybierz Standard telegram 3

Siemens Drive G120 Telegram Configuration
Siemens Drive G120 Telegram Configuration

Teraz wróćmy do: TO: Positioning Axis » Hardware Interface » Drive » open ‚Drive’ drop-down menu » expand folder ‚PROFINET IO-System » Highlight ‚Derive_1’ (or any other name you have given to your drive) » double click on ‚Drive_1’ in the right-hand side box:

Positioning Axis Drive
Positioning Axis Drive

3. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Encoder (1:05)

Zaczniemy od przypisania telegramu PROFInet do Encodera. Dwukrotne kliknięcie na  koder w „widoku sieci”, otworzy nam widok urządzenia. Podświetl koder i kliknij strzałką w lewo, aby wyciągnąć „dane urządzenia”. Rozwin „katalog sprzętu” oraz „folder podmodulu”, przeciągnij „standardowy telegram 81” na „przegląd urządzenia” i przenieś go w pierwszy dostępny wiersz w sekcji „EO Encoder Singleturn ‚. (1:17).

Profinet Encoder telegram configuration
Profinet Encoder telegram configuration

Przejdź do: TO: Oś pozycjonująca »interfejs sprzętowy» Encoder. 

Wybierz połączenie encodera zaznacząjac „PROFIdrive w PROFINET/ PROFIBUS.

Przejdź do „wybór encodera”. Następnie otwórz „PROFITdrive encoder”, rozwin węzeł „folder PROFInet IO- system”. Podświetl ” MC_ENCODER- singleturn- 13bit. Dwukrotnie kliknij na standardowy telegram „EO Encoder Standard 19”.

 

Positioning Axis Encoder configuration
Positioning Axis Encoder configuration

4. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Data exchange (1:44)

Positioning Axis Data exchange
Positioning Axis Data exchange

Ustaw „Reference Speed” i „Maximum Speed” na 1500.0, ponieważ wartości te odpowiadają kofiguracji napędu. Maksymalna prędkość podśiwtlana jest w bursztynie, ponieważ wartość ta nie jest zgodna z wartościami „Mechanics” oraz z „Dynamic limits”- skonfigurujemy je w pozniejszym etapie. 

Zmien „Encoder type” oraz „Increments per revolution ” (rozdzielczość), jak w arkuszu danych przetwornika. W tym przypadku będą to bezwzględnie obroty i 8192.

Dokładna rozdzielczość encodera (rodzaj- „gearing ratio” dla kodera) powinna być ustawiona na 1 i 1.

5. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Mechanics (2:46)

TIA Portal Positioning Axis Mechanics
TIA Portal Positioning Axis Mechanics

Możliwe typy montarzu encodera: „na wale silnika”, „po stronie obciążenia” oraz na „zewnętrznym systemie pomiarowy”. Każdy z nich spowoduje uruchomnienie innego zestawu pól w ustawieniach „ociążenie biegów” oraz „pozycje parametrów”. Wybieramy pierwszą opcję.

Zaznacz „rozważamy przełożenie obciązenia i skok śruby prowadzącej do oceny encodera”.

Teraz musimy przejść do przełożenia. Przełożenie przekładni informuje, ile obrotów wału silnika osiąga pojedynczy obrót wyjściowego skrzyni biegów. Na przkład mój wskaźnik skrzyni biegów wynosi 14,77 (patrz poniżej). Ponieważ nie możemy używać liczb rzeczywistych w tych polach, wprowadziłem wskaźnik przełożenia 1477:100 (patrz wyżej).

 

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

Skok śruby prowadzącej mówi nam, ile milimetrów przechyłu otrzymamy na jeden wałek wejściowy liniowej transmisji. Używam liniowej transmisji i pozycjonowania DLS firmy Hepco:

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

Z góry widać, że jedna rewolucja wału wejściowego wynosi 135 mm.

Innna metoda:

Jeśli nie masz dostępu do współczynnika przekładni i współczynnika przełożenia liniowego, ale wiesz ile ruchów mm otrzymujesz za jedną motocyklową rewolucję, musisz usunąć kartę i wpisać wartość w dolnym polu „load movement per motor revolution”.

Uwaga!

Druga metoda nie jest dostępna w V3.0 obiektu technologicznego PositioningAxis.

 

6. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Position limits (3:02)

Positioning Axis limits
Positioning Axis limits

Z osią liniową możliwe jest oprogramowanie wyłączników krancowych, przełączników krancowych sprzętu lub obu tych elementów- wystarczy zaznaczyć odpowiednie pole.

Przełącznik krancowy sprzętu: Wybierz znacznik przypisany do danych wejściowych w rozwiniętym menu. Następnie wybierz pogodę, aby wytworzyć sygnał HIGH (wysoki) lub LOW (niski). Przełączniki krancowe zawsze mają styczniki NC, więc sygnał LOW wskazuje, że osiągnięto określony przełącznik krancowy ale możesz wybrać czy ma to być skaźnik sygnału LOW czy HIGH. Jeśli osiągnięto sprzętowy wyłącznik krancowy, wyświetlany jest alarm technologiczny 531, a obiekt technologiczny jest wyłączony.

Przełącznik krancowy oprogramowania: W tym miejscu można ustawić przełącznik krancowy oprogramowania w [mm]. Aby to zadziałało, musisz użyć encodera absolutnego i musisz podtrzymać oś (użyj komendy ‚HOME’). Gdy włączone są przełączniki oprogramowania, aktywny ruch zatrzymuje się w połozeniu przełącznika krancowego oprogramowania. Obiekt technologiczny sygnalizje błąd. Po potwierdzeniu błędu oś może zostać ponownie przemieszczona w kierunku zakresu roboczego.

7. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Dynamic limits (3:06)

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

W tym miejscu ustawimy prędkość i przyspieszenie w granicach osi.

Maksymalna prędkość (w mm/ s) oraz przyspieszenie/ hamowanie (mm2/ s) nie może być większa niż maksymalna prędkość napędu (interfejs sprzętowy „wymiana danych”) i konfiguracja mechaniki (przełożenie przekładni i skoku śruby prowadzącej ).

Czas zrywania– to czas, kiedy oś osiągnie maksymalną prędkość przy maksymalnym przyspieszeniu.

Czas zaypiania– to czas, w którym oś zatrzymuje oś maksymalnej prędkości przy maksymalnym spowolnieniu.

Jerk– jest to tempo zmian przyspieszenia (mm3/ s). Można to uznać za stan przejściowy między:

Stop- przyspieszenie

Przyspieszenie- maksymalna prędkość

Maksymalna prędkość- hamowanie

Hamowanie- stop

Więcej» Wiki: Jerk

Jeżeli zmienisz dowolny parametr (np. zmieniłem czas zasypiania i wygładzania) wystarczy nacisnąć „oblicz wartość”, aby odpowiednio aktualizować pozostałe parametry:

Positioning Axis Dynamic limits calculate
Positioning Axis Dynamic limits calculate

BONUS:Jaka jest różnica pomiędzy tempem, a prędkością? Tempo jest liczbą wektorów, która określa „szybkość zmiany pozycji obiektu”, podczas gdy prędkość to wielkość prędkości obiktu. Dla nas najważniejszą różnicą jest to, że prędkość (będąc wektorem) jest świadoma kierunku np.:

Przesuwamy oś od pozycji 10 [mm] do 123 [mm], prędkość równa: 40 [mm/ s], a prędkość równa 40 [mm/ s]. Teraz przesuwamy oś od pozycji 123 [mm] z powrotem do 10 [mm], prędkość równa: -40 [mm/ s] i prędkość wynosi 40 [mm/ s].

8. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Dynamic default values (3:26)

Positioning Axis Dynamic default values
Positioning Axis Dynamic default values

Jest to bardzo przydatna funkcja. Aplikacja ruchowa rzadko wymaga dynamicznej zmiany wartości przspieszania/ hamowania i szarpania (za pośrednictwem oprogramowania HMI i PLC) po ich zleceniu, mozliwe jest ich jednokrotne ustawienie,  a następnie powtarzane w poleceniu ruchu, wprowadzając „-1”:

Positioning Axis MC_MOVEABSOLUTE motion command
Positioning Axis MC_MOVEABSOLUTE motion command

Powyższe polecenie, po wykonaniu, będzie miało następujące parametry:

  • tempo: 40 [mm’s]
  • przyspieszenie: 80 [mm2/s]
  • hamowanie:  80 [mm2/s]
  • szarpanie: 1600 [mm3/s]

9. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Homing (3:30)

Homing (naprowadzający na cel) to proces wyznaczania punktu zerowego dla naszej osi. Należy pamiętać, że w tej sekcji konfigurujemy tylko parametry dla aktywnego i biernego hamowania. Aktualna selekcja, w której odbywa się hamowanie, odbywa się za pomocą parametru wejściowego „mode” w poleceniu „MC_home”:

Positioning Axis Home command
Positioning Axis Home command

Domyślny Homing: domyslnie wykonuje MOTION osi!

  1. Oznaczenie zerowe za pomocą telegramu PROFIdrive i krzywe odniesienia:W momencie uruchominia oś zacznie poruszać się w „kierunkach naiwerzchni” (patrz rysunek poniżej) przy „prędkości zbliżania”. Gdy oś osiągnie krzywą odniesienia (cyfrowy sygnał wejściowy ustawiony w pozycji „Cyfrowy sygnał wyjściowy/ krzywa wejściowa”), przesuwa się do „Homing velocity” i szuka znacznika zerowego encodera. Po naciśnięciu znacznika zerowego encodera oś zgaśnie, zatrzymaj się i wróć do znaku zera encodera. Jeśli zamiast znalezienia krzywej odniesienia oś zostanie trafiona na wyłącznik krancowy sprzętu, który zetknie się i zatrzyma, chyba że zaznaczone jest ” odwrócenie kierunku zwrotu” na przełączniku krancowym sprzętu. Następnie kierunek osi zostanie odwrócony, a oś wyszuka krzywą odniesienia w przeciwnym kierunku. Rampy w tej procedurze uzywają wartości ustawionych w granicach dynamicznych (rozdział 7 powyżej).

    Positioning Axis Homing telegram and cam
    Positioning Axis Homing telegram and cam
  2. Zero znak via PROFIdrive telegram: gdy zostanie uruchomiona, oś zacznie poruszać się w kierunku określonym przez „kierunek powrotu” (patrz rysunek poniżej) przy „prędkości hamowania”. Gdy oś osiągnie znacznik zerowania encodera, zeruje się, zatrzyma sie i powróci do znaku zerowego encodera. Jeśli zamiast wykrycia znacznika zerowego encodera, oś trafi w sprzętowy wyłącznik krancowy, który zostanie zaciśnięty i zatrzymany, chyba że zaznaczone jest ” włącz kierunek odwrócenia przy przełączniku kracowym sprzętu”. Następnie kierunek osi zostanie odwrócony, a oś wyszuka znacznik zerowy encodera w przeciwnym kierunku. Rampy w tej procedurze używają wartości ustawionych w granicach dynamicznych (rozdział 7 powyżej).

    Positioning Axis Homing telegram
    Positioning Axis Homing telegram
  3. Zerowy znak poprzez wejście cyfrowe: TIA Portal Pomoc-użycie tej metody,  przy niskich prędkościach jest mniej dokłade niż metody powyżej (ponieważ nie używa się znacznika zerowego encodera). W tej metodzie cyfrowy sygnał wejściowy krzywej hamowania (zamiast znaku homing cam+ kodera zero jak w pierwszej metodzie) zostanie użyty do ustawienia położenia początkowego. Może to być dodatnia lub ujemna krawędź (według konfiguracji- patrz rysunek poniżej).

    Positioning Axis Homing digital input
    Positioning Axis Homing digital input

Pasywne „Homing” korzysta z tych samych metod, co aktywny „homing” (naprowadzenie na cel), ale nie będzie powodować ruchu osi. Oznacza to, że musisz użyć komend ruchu  (np. MC- MOVEABSOLUTE), a następnie uruchomić komendę MC_HOME w odpowiednim momencie. Można to wykorzystać na przkład do osadzania osi za każdym razem, gdy przechodzi ona kamerę powracającą podczas jego normalnej pracy, aby zminimalizować mechaniczne niedokładności aplikacji.

Positioning Axis Passive homing
Positioning Axis Passive homing

10. Konfiguracja Technology Object – Positioning Axis: Position Monitoring (3:45)

Ta funkcja monitoruje różnicę między ustawioną pozycją ( w przypadku gdy jest oś) i jest to rzeczywista pozycja (na podstawie sprężenia zwrotnego kodera).

  • Czas tolerancji „okno pozycjonowania”- jeśli pozycja osi znajduje się w tej tolerancji, uważa się, że osiąnięta została jego wartość zadana. „Tolerancja czasu”- czas zwłoki umozliwia osiągnięcie wartości zadanej _+ wartości okna pozycjonowania. „Minimalny czas przebywania”- oś musi być co najmniej tak długo w zakresie wartości zadanych _+ zakres okna pozycjonowania.
  • Po błędzie: jest różnica w aktualnym położeniu i położeniu wartości zadanej (w [mm]), co jeśli występuje błąd. Dostosowuje się dynamicznie w zależności od prędkości (maksymalna prędkość spowoduje błąd, jeżeli róznica jest większa niż wartość ustawiona w polu „maksymalny błąd”). „Poziom ostrzegania”- ostrzeżenie jest wyprodukowane powyżej tej wartości, co stanowi procent błędu.
  • Sygnał stop- tutaj ustawiamy parametry, w których oś jest uważana za wstrzymującą: „prędkość” i „minimalny czas przebywania”. Jeśli oś mieści się w granicach prędkości określonej w „minimalnym czasie przebywania” powoduje to zatrzymanie sygnału.

 

 

0 Udostępnień