Використання загальнопромислового приводу VFD-C2000 для позиціонування з міліметровою точністю по
Це і позиціонування заслінки клапана, що направляє апарату, позиціонування конвеєра, натискного гвинта прокатного стану, візка порційного дозування, автостели, підйомника. У машинобудівників взагалі лише три проблеми, з якими вони борються протягом кар'єри – це не їде, переїжджає чи недоїжджає.
Прецизійне позиціонування з точністю від десятих часток міліметра і вище, що враховує безліч додаткових факторів, успішно вирішується за допомогою сервоприводів виробництва Delta Electronics сімейства ASD.
Однак і звичайний загальнопромисловий частотний перетворювач C2000 може бути використаний для багатьох завдань позиціонування з усією своєю невибагливістю, продуктивністю та потужністю в непрецизійних додатках, для яких точність позиціонування міліметр або менше не є особливою проблемою.
У цій статті демонструється, як налаштувати привід серії C2000 для позиціонування і як передати уставку позиції по протоколу Profibus з ПЛК Siemens S7 використовуючи TIA PORTAL.
Необхідне обладнання
Повний перелік необхідного обладнання та ПЗ:
- Перетворювач Delta C2000 + мотор + енкодер
- EMC-PG01 - плата енкодера
- S7-1500 з прошивкою Profibus версії не нижче 1.8, якщо нижче, потрібно оновлення.
- TIA PORTAL V12/V13
- Кабель Profibus DP з роз'ємами із вбудованими резисторами, що задовольняє специфікації Profibus,
Для того, щоб мати можливістьПрацювати з позиціонуванням, необхідно встановити в привід С2000 додаткову плату енкодера, що відповідає його типу, наприклад EMC-PG01, а також плату інтерфейсу Profibus-DP CMP-01. Не забудьте приєднати землю (GND) плати енкодера до загальної землі GND, інакше не виключено відмову енкодера.
Встановлення та конфігурація енкодера
Правильний вибір енкодера є фундаментальним фактором успіху для конкретного застосування позиціонування. Якщо програма потребує швидкої реакції, необхідно звернути увагу на частоту енкодера та на його сумісність із частотою опитування плати EMG-PG01.
До перетворювача частоти VFD-C2000 можуть бути підключені різні типи енкодерів, як виробництва Delta, так і сторонніх виробників, на різну напругу живлення і за різними схемами підключення. Зверніть увагу на розділ 3 посібника С2000.
Конфігурація двигуна
Незважаючи на те, що вважається, що синхронні двигуни на постійних магнітах більше підходять для позиціонування завдань, привід VFD-C2000 може використовувати і звичайні асинхронні двигуни для цих цілей.
Як завжди, перед використанням ПЧ у векторному режимі необхідно пройти процедуру автотестування двигуна. При цьому дуже бажано, щоб була можливість від'єднати двигун від навантаження і провести динамічне автотестування.
Пошук початкового стану
Інкрементальні енкодери не запам'ятовують свою позицію при зникненні харчування, тому відразу ж після включення необхідно знайти точку відліку, щодо якої буде здійснюватися подальший рух.
Процес пошуку початкового стану називається хомінгом (homing). У хомінгузадіяні 3 дискретні входи частотника - два - для кінцевих вимикачів граничних позицій, що обмежують область пошуку та один - власне сигнал досягнення початкової точки звіту.
Для C2000 існує множина режимів пошуку початкового положення, що задається параметром 0-40. У посібнику наведено 8 можливих діаграм швидкостей пошуку початкової позиції.
Позиціювання.
Після того, як правильно налаштовано векторний режим перетворювача та успішно знайдено початкову позицію, подальше позиціонування вимагає реалізації 4-х простих речей:
- Переключити ПЧ на режим позиціонування (P2P)
- Вибрати абсолютне або відносне позиціонування
- Визначити, звідки надходитиме завдання (команда) на позицію
- Моніторити виконання команд позиціонування
Все це буде виконуватися зовнішнім ПЛК, в даному випадку Siemens S7 протоколу Profibus DP.
Однак спочатку необхідно налаштувати такі параметри перетворювача:
- 00-10 - метод керування - P2P
- 00-12 - режим позиціонування - абсолютний чи ікрементальний
- 11-40 - джерело уставки (команди) позиції - зовнішня клема, внутрішній ПЛК, CAN, RS-485 або комунікаційна плата.
Одиницею вимірювання переміщення є імпульси ppr або відліки cpr енкодера. За кожен оборот валу екодер зі стандартним парафазним вихідним сигналом ABZ генерує N імпульсів і 4N відліків, що включають всі фронти прямих і інверсних фаз. Таким чином енкодер з роздільною здатністю 2500 ppr імпульсів на оборот генерує 2500х4 = 10 000 cpr відліків, які ми повинні брати до уваги.
У C2000 команди позиціонування завжди вимірюються у кількості відліків. У нашому прикладі саме ця кількість має пересилатися через Profibus PZD пам'ять.
Якщо у нас енкодер видає 1024 імпульси на оборот, тоді ціна одного обороту буде 4096 відліків. Тому, якщо ми вимірюємо переміщення в оборотах, команда на переміщення має дорівнювати 4096 x число оборотів. Таким чином, ми можемо дуже точно задавати положення валу двигуна.
Налаштування контролера S7-1500 та мережі Profibus-DP
TIA портал починає "бачити" привід C2000 після встановлення файлу Delta C2000 .gsd у конфігурацію обладнання
Рис 5. Початкова конфігурація обладнання з VFD-C2000
Далі необхідно визначити дані, які будуть пересилатися з приводу до ПЛК та з ПЛК у привід
Рис 6. Загальні параметри пристрою - дані, що пересилаються з приводу і в привід
Далі в ПЛК заводяться теги, а також додаються необхідні функціональні блоки обміну в організаційний блок OB1
Рис 7. Фрагмент програми обміну ПЛК S7-1500
У прикладі в привод з ПЛК передаватимуться
- слово управління
- режим позиціонування
- Завдання (команда) на позицію
З приводу ПЛК циклічно вичитуватиме реальне положення валу
Таким чином налаштування приводу на режим позиціонування, пошук початкової позиції, саме позиціонування та моніторинг реального положення валу здійснюється за допомогою програм ПЛК Siemens
При написанні програм слід пам'ятати, що ПЛК Siemens успадковують архітектуру регістрів компанії Motorola, внаслідок чого через мережу Profibus DP спочатку пересилається молодший байт.слова позиції, а потім старший.
Всі дані, що передаються в привід, а так само вичитувані з приводу відображаються в стандартній таблиці Watch table TIA Portal.
Користувач має можливість не лише контролювати, а й змінювати на льоту ці дані:
Рис 8. Моніторинг обміну за допомогою Watch Table
Крім того, позицію можна вважати зі стандартного пульта приводу VFD-C2000
Рис 9. Відображення позиції на стандартному пульті ПЛ
Точність та якість відпрацювання команд позиціонування багато в чому залежить від якості налаштування векторного режиму приводу VFD-C2000.
Векторний режим режим перетворювачів частоти серії C2000 Delta побудований за класичною схемою з використанням перетворень Кларка і Парку з переходом до системи координат, що обертається, зі спостерігачем і має безліч тонких налаштувань, за допомогою яких можна домогтися більшої точності, що утримує моменту і плавності ходу.
За допомогою додаткових параметрів можна налаштувати смугу пропускання регуляторів на високій швидкості, на низькій швидкості та на нульовій швидкості, часи розгону та гальмування, струми намагнічування.
Висновок
Режим позиціонування P2P, наявний у кожному стандартному загальнопромисловому приводі серії C2000 Delta Electronics, має достатній функціонал для вирішення більшості завдань позиціонування невисокої точності.
Так, команда на позиціонування може надходити як через імпульси на цифрові входи приводу, так і за популярними польовими шинами Modbus, Profibus, CAN від суміжного обладнання як Delta Electronics, так і сторонніх виробників. Крім того, всім приводом і його позиціонуванням можекерувати вбудований внутрішній ПЛК, що програмується технологічними мовами.
Незалежно від джерела завдання позиції (команди), привід сам шукає початкову точку і обробляє сигнали колійних вимикачів по одному з 8-ми стандартних алгоритмів при першому включенні живлення.
Широкий діапазон потужностей до сотень кіловат, можливість використання недорогих асинхронних двигунів, невибагливість, доступність на складі, конкурентоспроможна ціна, вбудований повноцінний ПЛК, програмований мовами стандарту МЕК, сумісність з популярними польовими шинами, безкоштовність ПЗ - драматично здешевлюють і прискорюють рішення різних галузях.
Більш детальну інформацію можна отримати у документах англійською мовою нижче, а також у офіційного партнера Delta Electronics в Україні компанії RTS-Ukraine.
Телефонуйте нам зараз, разом ми можемо багато!
Додатково
27, Лютий 2019
28, Грудень 2018
12, лютий 2018