Программирование в TIA Portal обмена данными по сети PROFINET между преобразователем частоты ATV630 и контроллером SIMATIC S7-1500

Уроки TIA Portal, STEP7 и HMI

 



Содержание уроков

Урок 14
Программирование в TIA Portal обмена данными по сети PROFINET между преобразователем частоты ATV630 и контроллером SIMATIC S7-1500

Задание

Сконфигурировать ПЧ и ПЛК так, чтобы ПЛК мог получать данные о состоянии ПЧ по сети PROFINET, и написать программу обработки данных в ПЛК.

Решение

  1. В качестве ПЧ возьмём Altivar Process ATV600, у которого на борту есть 3 разъёма RJ45:

    Первый – для подключения графического дисплея:

    Рис.1

    2. Второй – для подключения к сети Ethernet Modbus TCP.


    Третий – для подключения к последовательной шине Modbus RTU:

    Рис.2

  2. В правый слот расширения установим опциональный коммуникационный модуль PROFINET с двумя разъёмами RJ45 и к разъёму 4 подключим патчкорд, связывающий ПЧ и ПЛК:

    Рис.3

  3. Есть 3 способа задания IP адреса ПЧ в сети PROFINET:
    1. Фиксированный (fixed) – адрес задаётся вручную
    2. DHCP – динамический адрес назначается автоматически DHCP сервером
    3. DCP – фиксированный адрес назначается автоматически DCP сервером (контроллером S7-1500)
    Выберем первый вариант и сконфигурируем адрес в TIA Portal:

    Рис.4

  4. Адрес в ПЧ Altivar ATV600 конфигурируем с помощью программы SoMove:

    Рис.5

  5. В TIA Portal Network view нажимаем правой кнопкой на ATV630 и выбираем меню Device configuration:

    Рис.6

  6. Выбираем подходящую телеграмму, например, Telegram 107, в которой есть 4 слова для управления параметрами (4PKW) и 16 слов для циклического обмена данными (16PZD):

    Рис.7

  7. Управлять преобразователем частоты по шине PROFINET мы не собираемся, поэтому деактивируем выходы, которые были активированы по умолчанию:

    Рис.8




  8. Свяжем первые 13 из 16 входных слов с данными, которые мы хотим передавать из ПЧ в ПЛК:

    Рис.9

    В этом примере выбраны данные ПЧ (коммуникационные параметры) с адресами:

    Имя Адрес в ПЧ Абсолютный адрес в ПЛК Символьный адрес в ПЛК Описание
    1 Drive state 3240 IW8 HMIS Статус привода
    2 Motor frequency 3202 IW10 RFR Частота вращения двигателя, Гц
    3 Motor current 3204 IW12 LCR Ток двигателя, А
    4 Last warning 12890 IW14 LALR Код последнего предупреждения
    5 Last Error occurred 7121 IW16 LTF Код последней ошибки
    6 Physical value AI1 5242 IW18 AI1C Физическая величина аналогового входа
    7 2nd PID preset reference 11921 IW20 RP2 Вторая предустановленная уставка задания ПИД-регулятора
    8 PID feedback 11981 IW22 RPF Величина сигнала обратной связи ПИД-регулятора (фактическое значение регулируемой переменной процесса)
    9 Status registers 4 16104 IW24 ST04 4-й регистр состояния
    10 Status registers 9 16109 IW26 ST09 9-й регистр состояния
    11 Status registers 11 16111 IW28 ST11 11-й регистр состояния
    12 Status registers 12 16112 IW30 ST12 12-й регистр состояния
    13 Status registers 15 16115 IW32 ST15 15-й регистр состояния

    Для удобства, символьные адреса в ПЛК задаём равными кодовым именам соответствующих коммуникационных параметров ATV600.

  9. Адреса в ПЛК в предыдущей таблице получаем из следующих соображений.
    Диапазон входных адресов нашего ПЧ: 0…39 (всего 40 байт):

    Рис.10

    Слова этого адресного пространства адресуются так: IW0, IW2, … , IW38.
    Первые 4 входных слова (IW0…IW6) мы не используем, а следующие 13 входных слов адресуются так: IW8…IW32.

  10. Посмотрим через Watch table, какие числа мы получаем по этим адресам:

    Рис.11




  11. Составим таблицу соответствия между получаемыми по сети PROFINET числами и физическими значениями:

    Символьный адрес в ПЛК Число Значение Описание
    1 HMIS 4 Running Привод работает
    2 RFR 300 30 Гц Частота вращения двигателя, Гц
    3 LCR 54 0,54 А Ток двигателя, А
    4 LALR 30 AI1 4-20 Loss Warning Код последнего предупреждения
    5 LTF 113 AI3 Thermal Sensor Error Код последней ошибки
    6 AI1C 5493 5,4 мА Физическая величина аналогового входа (4..20мА)
    7 RP2 55 5,5 бар Вторая предустановленная уставка задания ПИД-регулятора
    8 RPF 9 0,9 бар Величина сигнала обратной связи ПИД-регулятора (фактическое значение регулируемой переменной процесса)

    Эта информация будет использоваться в программе ПЛК для преобразования получаемых чисел в числа для контроля и визуализации.

  12. Создадим функциональный блок FB6 "Обработка данных".
    В цепочке 1 включаем индикатор "Готовность ПЧ", если код статуса привода равен 2 (Ready) и не задан режим "Ремонт":

    Рис.12

  13. В цепочках 2 и 3 вычисляем частоту и ток двигателя: преобразуем целое число в вещественное и делим на 10 для частоты и на 100 – для тока:

    Рис.13

  14. Перед тем, как анализировать биты состояния вспомним особенности адресации контроллеров SIMATIC.
    Слова с адресами IW0 и IW1 пересекаются – байт IB1 входит в оба слова:

    Рис.14

    Адрес бита состоит из адреса байта и номера бита от 0 до 7. Например, адрес третьего бита в первом входном байте: I1.3.

    В нашем преобразователе частоты биты в словах нумеруются от 0 до 15.

    Если слово ST12 из ПЧ передаётся в слово IW30 в ПЛК, то какой адрес в ПЛК будет иметь бит 0 (который в слове ST12 равен 1 при обрыве аналогового сигнала на входе AI0)?

    Этот бит окажется в крайнем правом положении слова IW30 (в байте IB31), его адрес: I31.0

    Рис.15