SINAMICS S200 - bezpieczny, nowy, szybszy, bardziej dynamiczny...
Nowy system napędowy servo SINAMICS S200 to innowacyjne rozwiązanie firmy SIEMENS. Warto zauważyć, że nie jest on przedstawiany jako następca rodziny SINAMICS V90. Stanowi reprezentanta nowej generacji napędów SINAMICS NextGen cechujących się ujednoliconą platformą softwarową, zaawansowanymi funkcjami bezpieczeństwa cyfrowego oraz gruntowną zmianą procesu uruchomienia. Miałem przyjemność przetestować tę ostatnią cechę, a nowy sposób integracji i uruchomienia okazał się na tyle atrakcyjny, że postanowiłem przybliżyć go w niniejszym opisie.
Aplikacja którą uruchamiałem nie była nadmiernie skomplikowana. Wymagania dla układu napędowego obejmowały kontrolę przejazdu absolutnego, justowania enkodera (różnicujemy względem bazowania), uruchomienia zabezpieczeń krańcowych podłączonych do przekształtnika oraz obsługę funkcji JOG (przejazd prędkościowy – najlepiej obsługiwanych poprzez wejścia IO przekształtnika).
Realizację aplikacji możemy przeprowadzić na dwa sposoby:
– kontrola pozycji w przekształtniku, gdzie PLC zadaje jedynie koordynaty ruchu – prosty pozycjoner EPOS
– obiekt technologiczny, pozycjoner zlokalizowany po stronie PLC
SINAMICS S200 może pracować w trybie IRT jednak ograniczeniem w moim przypadku był sterownik S7-1214. Rodzina sterowników S7-1200 nie wspiera komunikacji izochronicznej, więc aplikacja musiałaby działać w trybie RT. Pod względem wymagań dynamiki pracy uruchomienie w trybie RT nie nastręczałoby problemów. Niemniej jednak EPOS okazał się zdecydowanie lepszym rozwiązaniem, eliminując obawy związane z czasem cyklu wymiany danych i przetwarzania sygnału. Proces kontroli pozycji realizowany jest w przekształtniku, co gwarantuje wysoką dynamikę oraz dokładność.
Uruchomienie przekształtnika możliwe jest poprzez wbudowany serwer sieciowy www (opiszę to rozwiązanie przy innej okazji) lub integrację w TIA V18, wymagamy przy tym najnowszej wersji TIA Startdrive V18 SP2.
Aby dodać sprzęt (pomijając nadanie nazwy sieciowej oraz adresu IP), w widoku “Urządzeń i sieci” TIA Portal z menu głównego wybieramy “Online” a następnie “Hardware detection”:
W projekcie wstawiamy znalezione urządzenie, ale należy zauważyć, że pojawi się wyłącznie właściwy typ urządzenia z nadanym wcześniej adresem IP oraz nazwą sieciową. Przekształtnik nie zawiera żadnych dodatkowych informacji – brak konfiguracji HW, brak aktualnej parametryzacji:
Silniki systemu SINAMICS S200 to również nowe rozwiązanie, charakteryzujące się nie tylko wyższą dynamiką, ale także wyższymi prędkościami roboczymi (względem SINAMICS V90). Zmodyfikowano typy stosowanych systemów pomiarowych oraz sposób przyłącza silnikowego. Chociaż brak tu kabla hybrydowego, wprowadzono całkowicie nową koncepcję złącza silnikowego w postaci kabla podwójnego. Standardowo stosuje się enkodery absolutne jedno lub wieloobrotowe, wspierające komunikację cyfrową.
Detekcja podłączonego silnika odbywa się automatycznie po podaniu napięcia zasilającego, bez konieczności ręcznej konfiguracji projektu. Wystarczy pobrać konfigurację przekształtnika z trybu online, obejmującą rozpoznany silnik, zdefiniowany enkoder, hamulec itd.
Przed przejściem do uruchomienia napędu konieczna jest konfiguracja ustawień bezpieczeństwa, gdzie określamy czy komunikacja z napędem ma być realizowana w sposób bezpieczny, zabezpieczony hasłem z uwzględnieniem kontroli dostępu. W tym przypadku zrezygnowałem z opcji bezpieczeństwa, ustawienia nie będą już wyświetlane:
W nowej generacji napędów NextGen zrezygnowano z asystenta uruchomieniowego znanego z wcześniejszej platformy, zastępując go niezależnymi krokami uruchomieniowymi. To użytkownik definiuje kolejność i istotne funkcje procesu uruchomienia, a ekran asystenta jest czytelny i jednoznacznie wskazuje parametryzowany aspekt techniczny. Proces uruchomienia nie wymaga specjalistycznej wiedzy dotyczącej parametrów, wystarczy odpowiadać na postawione pytania.
Zmianie ulega również podejście do jednostki procesowej definiującej przejazd. Wcześniej obowiązywała jednostka długości LU, teraz możemy wybrać jednostki takie jak m, mm, km itp. Posługiwanie się jednostkami fizycznymi jest po prostu wygodniejsze. Zmiana jednostek wymusza większą rozdzielczość słów definiujących wartości zadaną oraz aktualną pozycji – od teraz są to wartości 32bitowe. Z tego powodu obsługę funkcji EPOS wspierana nowy telegram komunikacyjny o numerze 112 oraz nowy blok komunikacyjny SINA_POS.
Znane podejście związane z definicją jednostki długości LU oczywiście ciągle jest dostępne, w tym przypadku posługujemy się biblioteką DrvLib, blokiem SINA_POS oraz telegramem 111.
W przypadku bazowania enkodera absolutnego, proces ten można automatycznie połączyć z justowaniem enkodera. Wybierając procedurę bazowania w bloku sterującym SINA_POS, justowanie zrealizowane zostanie automatycznie po bazowaniu, co oznacza trwałe przypisanie pozycji enkodera absolutnego.
Zintegrowane wejścia IO są łatwe do konfiguracji za pomocą maski graficznej, a podłączenie zabezpieczeń krańcowych jest intuicyjne. Jednak przesłanie statusu wejść cyfrowych przekształtnika przez magistralę komunikacyjną nie jest obecnie możliwe, przynajmniej w wersji FW 6.2.
Proces konfiguracji funkcji EPOS pozostaje prawie niezmieniony, przy czym wszystkie funkcje związane z kontrolą ruchu zostały zgrupowane w jednym miejscu. Zarówno wygląd, jak i znaczenie funkcji są podobne do konfiguracji obiektu technologicznego.
Ostatnim etapem uruchomienia jest optymalizacja regulatora prędkości, czyli strojenie aplikacji. W tym przypadku również nie ma zaskoczeń, proces ten działa w sposób znany z napędów SINAMICS S210 i S120.
Podsumowując, SINAMICS S200 reprezentuje nową generację napędów NextGen od firmy SIEMENS, charakteryzującą się innowacyjnym podejściem do procesu uruchomienia. Rozwiązania te odpowiadają na oczekiwania konsumentów, kładąc nacisk na prostotę, szybkość i efektywność prac projektowo-uruchomieniowych. Zmiany obejmują nie tylko aspekt techniczny, ale także interfejs użytkownika, który teraz został zoptymalizowany pod kątem czytelności i intuicyjności. SINAMICS S200 stanowi kompleksowe rozwiązanie, wprowadzając nowe standardy w obszarze napędów, idealnie uzupełniając bogatą rodzinę napędów SINAMICS.