Laitteiston lisääminen projektiin onnistui TIA Portalissa olevalla detect hardware -toimin-nolla. Olisi myös mahdollista lisätä laitteistot yksi kerrallaan tuotenumeron mukaan kata-logista, mutta tämä olisi paljon hitaampaa ja työläämpää. Ensin CPU ja siihen kytketyt laitteet täytyi yhdistää tietokoneen Ethernet-väylään. Tämän jälkeen projektiin lisätään ohjain. Jos CPU on kytketty oikein, löytyy valikosta unspecified CPU, joka on em. tieto-koneeseen kytketty ohjain (kuva 20).
KUVA 20. Laitteiston lisääminen
Kun unspecified CPU-kansiossa oleva ohjain lisätään projektiin, CPU tulee näkyville de-vices & networks -välilehdelle. Projektiin ilmestyy samalla kansio, jossa on CPU:n sisäl-tämät tiedostot ja datat (kuva 21).
26 KUVA 21. Määrittelemätön CPU
Koska laitteistoa ei ole vielä määritelty, ohjelma tarjoaa laatikkoa, jossa voi valita hakeeko
laitteen katalogista vai tunnistetaanko laitteisto automaattisesti. Kun painetaan detect-painiketta, avautuu ikkuna, jossa pystyy hakemaan kaikki verkkoon kytketyt laitteet
(kuva 22).
KUVA 22. Hardware detection -toimintoikkuna
27
Kun ohjelma on etsinyt laitteet verkosta, ne näytetään samassa ikkunassa olevassa luet-telossa. Flash LED -toiminnolla voidaan vilkuttaa CPU:n LED-valoja. Tämä helpottaa oi-kean CPU:n löytämistä, jos verkossa on useampia laitteita. Kun detect hardware -ohjelma on suoritettu, määritelty CPU ja siihen kytketyt laitteet tulevat näkyviin devices & networks välilehdelle (kuva 23). Logiikalle on kytketty 25 watin virtalähde, joka syöttää 24 voltin jännitettä pohjaväylään.
KUVA 23. Määritelty CPU ja siihen liitetyt I/O-kortit
Projektissa käytettävä CPU 1511F-1 PN (kuva 24) on kustannustehokas lähtötason pro-sessori vakio- ja vikasuojatuille sovelluksille. RAM-kokonsa ansiosta tämä suoritin sovel-tuu myös keskisuurille sovelluksille.
KUVA 24. SIMATIC S7-1511F-1 PN
28
Taulukossa 1 on lueteltuna projektissa käytettävät tulo- ja lähtökortit. Projektissa on yksi tulokortti ja yksi lähtökortti turvatoiminnoille. Siemensin laitteistoissa keltainen väri viittaa aina fail-safe -sovelluksiin tarkoitetuista laitteista.
TAULUKKO 1. Projektissa käytettävät I/O-kortit
Kortin tyyppi Input Output Analog Digital Fail-safe
F-DI 16x24V DC x x x
Kun CPU oli lisätty ja määritelty, täytyi projektiin lisätä muut kenttäväylässä olevat laitteet, eli HMI ja taajuusmuuttaja. Lisäys tehtiin samantapaisella laitteiston tunnistamistyökalulla kuin CPU:n kohdalla. Logiikka, HMI sekä taajuusmuuttaja liitettiin kytkimelle. Kytkin on ei-hallittavaa mallia, joten sitä ei voi lisätä TIA Portalissa laitteistokokonaisuuteen. Työkalu löysi laitteet, jotka oli liitetty kytkimelle, ja lisäys tapahtui yhdellä napin painalluksella. Jo-kaiselle laitteelle asetettiin oma IP-osoite ja määriteltiin yhteys logiikan, HMI:n ja taajuus-muuttajan välillä (kuva 25). Laitteiston määrittelyvaiheessa käytettiin Ethernet-kaapelia, mutta lopullisessa laitteistokokonaisuudessa käytetään suojattua Profinet-kaapelia.
KUVA 25. Valmis laitteistokokonaisuus
29 5.2 Taajuusmuuttajan käyttöönotto
Projektissa käytetään Sinamics G120C PN -taajuusmuuttajaa. Taajuusmuuttajan käyt-töönotto tehtiin TIA Portalissa olevalla Commissioning wizard -työkalulla (kuva 26). Com-missioning wizardissa käydään askel askeleelta läpi käyttöönotto, jossa määritellään taa-juusmuuttajan parametrejä ja muita toiminnallisuuksia.
KUVA 26. Commissioning wizardin alkunäyttö
Ensin täytyi valita sovellusluokka, joita on kolme: SDC (standard drive control), DDC (dy-namic drive control) ja Expert, jossa voi rajoittamattomasti käyttää molempien SDC:n ja DDC:n ominaisuuksia. SDC:ssä on karkea vektoriohjaus, jonka vuoksi siinä ei ole tarkkaa nopeuden säätöä tai vääntömomentin tarkkuutta. Se soveltuu yksinkertaisiin moottori-käyttöihin, esim. pumput, puhaltimet, sekoittimet ja vaakatasossa olevat liukuhihnat, joita ohjataan päälle ja pois tietyllä taajuudella. DDC:ssä on edistynyt vektoriohjaus, joka mah-dollistaa tehokkaan moottorin ohjauksen. Sen takia sitä käytetäänkin sovelluksissa, joissa vaaditaan tarkkaa nopeuden ja momentin säätöä. Tästä syystä se soveltuu esim. ke-laimiin, nostureihin, hisseihin ja liukuportaisiin.
30
Seuraavaksi määriteltiin asetusarvo- ja kommunikointiasetukset. Tämä tarkoittaa sitä, mistä taajuusmuuttaja saa asetusarvonsa ja miten se lähetetään taajuusmuuttajalle. Näi-hin asetuksiin valittiin, että taajuusmuuttaja saa asetusarvonsa logiikalta ja se lähetetään sille Standard telegram 1 -protokollalla. Seuraavaksi valittiin moottorin ajurin standardit ja jännite. Koska olemme Suomessa, valittiin IEC 50Hz -standardi, ja vaiheiden välinen jän-nite Suomessa on 400 volttia.
Seuraavaksi määriteltiin moottorin arvot. Moottorin voi hakea tuotenumerolla katalogista tai kuten tässä tapauksessa, voidaan arvot lukea moottorin arvokilvestä ja asettaa ne manuaalisesti. Ensin määriteltiin, että moottori on induktiomoottori ja kytketty tähtikytken-nällä, jonka jälkeen syötettiin moottorin virta, teho ja pyörimisnopeus. Moottorin kilvessä virta oli 0.49 A, teho 0.12 kW ja pyörimisnopeus 1360 rpm.
Tämän jälkeen määriteltiin muutamia tärkeitä parametrejä, joita ovat maksimipeus, kiihdytys- ja pysähtymisajat sekä virtaraja. Kilvessä näkyvä mitoitettu pyörimisno-peus on noin 80% maksimipyörimisnopeudesta, joten ohjelma tarjosi siihen valmiiksi 1500 rpm, joka on sopiva. Kiihtyvyys- ja pysähtymisajat ovat asetuksia, joilla määritellään, missä ajoissa moottori kiihdyttää maksiminopeuteen ja pysähtyy. Näitä asetuksia voi aina myöhemmin muuttaa, joten näihin asetuksiin jätettiin ohjelman valmiiksi asettamat 10 se-kuntia. Virtarajaksi aseteltiin hieman isompi virta kuin arvokilvessä, sillä vaikka moottori käynnistetään taajuusmuuttajalla, käynnistyksessä syntyy silti pieniä virtapiikkejä.
Viimeiseksi määriteltiin teknologinen sovellutus ja moottorintunnistusmetodi. Teknologi-nen sovellutus vaikuttaa avoimen ja suljetun silmukan ohjausparametrien laskentaan.
Moottorin tunnistuksessa taajuusmuuttaja mittaa ja laskee taajuusmuuttajalle asetetut moottorin parametrit, kun se ensimmäisen kerran käynnistetään. Kun tunnistus on tehty, taajuusmuuttaja muistaa nämä arvot niin kauan, kun parametrit pysyvät muuttumatto-mina. Jos parametrejä muutetaan, tunnistus täytyy tehdä uudelleen.
Standard telegram 1
Koska moottorille halutaan tehdä yksinkertainen nopeudenohjaus, Standard telegram 1 -kommunikointiprotokolla on tähän sopiva. Tämä protokolla käyttää neljää 16-bittistä sanaa (word) logiikan ja taajuusmuuttajan väliseen kommunikointiin: kaksi sanaa tiedon
31
lähettämiseen taajuusmuuttajalta logiikalle ja kaksi sanaa logiikalta taajuusmuuttajalle.
Logiikalta on varattu taajuusmuuttajalta tuleville viesteille input paikat 256 – 259 ja taa-juusmuuttajalle lähteville viesteille output paikat 256 – 259. Taulukoissa 2 ja 3 on listattu sanojen sisältämien bittien toiminto. STW tulee sanoista steuerung wort eli ohjaus-sana, ja ZSW tulee sanoista zustand wort eli tilasana.
TAULUKKO 2. Ohjaus-sanojen bitit ja osoitteet
Sana ja bitti Osoite logiikassa Selitys
STW1 1.0 (bit 0) Q 257.0 OFF1/ON (pulse enable possible) STW1 1.1 (bit 1) Q 257.1 OFF2/ON (enable possible) STW1 1.2 (bit 2) Q 257.2 OFF3/ON (enable possible) STW1 1.3 (bit 3) Q 257.3 Enable or disble operation STW1 1.4 (bit 4) Q 257.4 Ramp-function generator enable STW1 1.5 (bit 5) Q 257.5 Continue ramp-function generator STW1 1.6 (bit 6) Q 257.6 Speed setpoint enable
STW1 0.5 (bit 13) Q 256.5 Motorized potentiometer setpoint higher STW1 0.6 (bit 14) Q 256.6 Motorized potentiometer setpoint lower
STW1 0.7 (bit 15) Q 256.7 Reserved
STW2 (bits 16-32) Q 258 Speed setpoint
TAULUKKO 3. Tilasanojen bitit ja osoitteet
Sana ja bitti Osoite logiikassa Selitys
ZSW1 1.0 (bit 0) I 257.0 Ready for power-up
ZSW1 0.0 (bit 8) I 256.0 Following error in the tolerance range ZSW1 0.1 (bit 9) I 256.1 PZD control reached
ZSW1 0.2 (bit 10) I 256.2 Target position reached
32
ZSW1 0.3 (bit 11) I 256.3 Open holding brake
ZSW1 0.4 (bit 12) I 256.4 Traversing block activated acknowledgement ZSW1 0.5 (bit 13) I 256.5 No alarm overtemperature motor
ZSW1 0.6 (bit 14) I 256.6 Direction of rotation
ZSW1 0.7 (bit 15) I 256.7 No thermal overload in power unit alarm ZSW2 (bits 16-32) I 258 Actual speed value