S7 1200 USS ile S110 Pozisyonlaması TR - Teknika Otomasyon

1 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıSINAMICS S110 sürücü sistemininS7-1200 PLC ile USS protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıS7-1200, SINAMICS S110, KTP600

Uygulamanın amacıElektrik bağlantılarıUSS protokolünde parametrelerSinamics S110 devreye alma ve USS ayarlarıUSS blokları, S71200 ve KTP600 programlarının yüklenmesiSinamics S110 sürücü sistemininS71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanması

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanması1- Uygulalamanın amacı:Pozisyonlama uygulamalarının çoğunluğunda eksenlerin senkronizasyon, elektronik CAM,yada interpolasyon gibi hareket kontrol özellikleri ile birbirlerine bağlı olarak çalımalarıgerekmemektedir. Bunlar yerine birçok yerde temel pozisyonlama özellikleri uygulamalarıngerçekletirilmesi için yeterli olabilmektedir.Temel pozisyonlama(EPOS-Basic Positioner) özelliği Siemens Sinamics S110 ve SinamicsS120 sürücü sistemlerinde standart olarak sunulan bir fonksiyondur.EPOS fonksiyonu, çok basit uygulamalarda PLC kullanmadan standart uygulamalarda isedijital ve analog giri çıkıların bağlanması ayrıca aritmetik ve lojik ilemlerin yapılabilmesiiçin bir PLC ile birlikte kullanılabilmektedir. Kullanıcılarımızın teknik açıdan özellikle ticariaçıdan ekonomik çözümler üretebilmesine yardımcı olmak için S7-300 ile profibus veprofinet, S7-1200 ile USS protokolüne uygun örnek proje ve uygulama notları hazırlanmıtır.Bu uygulama notunda Sinamics S110 sürücü sistemi ile S7-1200 PLC’nin USS protokolüaracılığı ile kullanımı anlatılmaktadır.USS haberleme protokolü Sinamics S110, S7-1200 ve KTP operatör panelleri yetenekliolduğu kadar ekonomik bir uygulama gerçekletirilmesine izin vermektedir.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanması2- Elektrik bağlantılarıS7-1200 CPU1214C bağlantılarıSinamics S110 sürücü bağlantıları

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıSinamics S110 CU305 kontrol ünitesi bağlantılarıUygulama örneğinde kullandığımız ve yukarıda gösterilen sistemde aağıdaki ürünlerbulunmaktadır.No Malzeme Referans1 PM1207 Power supply 6EP1332-1SH712 RS485 communication module CM1241 6ES7241-1CH30-0XB03 S7-1200 CPU1214C 6ES7214-1AE30-0XB04 Basic KTP600 panel (color, PN) 6AV6647-0AD11-3AX05 Power module PM340 6SL3210-1SB12-3AA06 Control unit CU305 DP 6SL3040-0JA00-0AA07 Synchron servo motor 1FK7 1FK7032-5AF21-1UA08 SINAMICS S110 MMC incl. firmware 6SL3054-4ED00-0AA09 Power cable 6FX5002-5CG01-1AB010 Signal line DRIVE-CLiQ 6FX5002-2DC00-1AB0

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıS7-1200 ile Sinamics S110 arasındaki USS haberlemesi için standart profibus kablosukullanılmaktadır. Toplamda 16 eksene kadar bağlantı yapılabilmektedir.Sinamics S110 tarfında USS haberlemesi X126 Profibus portu aracılığı ile yapılmaktadır. Đlkdevreye alma ve parametreleme ilemleri profibus protokolü ve X126 profibus portu yadaRS232 seri haberleme protoklü ve X22 portu kullanılabilmektedir.Ancak Sinamics S110 Field bus ayarları USS olarak değitirildiğinde X126 portu profibusprotokolünden USS protokolüne geçmekte bu nedenle bu port devreye alma yadaparametreleme gibi ilemler için kullanılamamaktadır.Bu durumda X22 RS232 portu aracılığı ile seri haberleme kullanılarak sürücüye ulaılmasıgerekmektedir.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanması3- USS protokol parametreleriKontrol sinyalleri kontrolörden sürücüye gönderilen sinyaller olarak bilinirler. PZD wordatamaları aağıda gösterilmektedir.No Proses verilerinin atanmasıPZD1 Control word 1PZD2 Speed override (setpoint) – 0-100% (4000HEX = 100%)PZD3 Control word 3PZD4 Control word 2PZD5PZD6Position setpoint in [Unit of length LU, e.g. mm] for relative/absolutepositioningPZD7 Acceleration override 0-100%PZD8 Deceleration override 0-100%Control Word 1 PZD 1 içeriği

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıControl Word 2 PZD 4 içeriği

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıControl Word 3 PZD 3 içeriğiDurum(Status) sinyalleri sürücüden kontrolöre gönderilen sinyaller olarak bilinirler. PZD wordatamaları aağıda gösterilmektedir.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıStatus Word 1 PZD1Status Word 2 PZD4

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıStatus Word 3 PZD3

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanması4- Sinamics S110 devreye alma ve USS ayarlarıSinamics S110 sürücü sistemini devreye almak için Starterprogramı kullanılmaktadır. Sisteme bağlanmak için bilgisayarınızınRS232 seri portuna null modem kablonuzu bağlayın. Haberlemekablonuzun iki ucu da dii soketli ve bağlantı pinleri ise 2-3, 3-2 ve5-5 olmalıdır.Yan tarafta gösterilen dip switch’lerden USS bus adresiniziayarlayabilirsiniz. Örnek uygulamada bu adres “1” olarakayarlanmıtır.Starter programında yukarıda gösterildiği ekilde yeni bir proje açılır.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıDaha sonra PC haberleme ayarları için “Options” bölümünden yukarıda gösterildiği ekilde“Set PG/PC interface” seçilir.RS232 seri haberleme ayarları için yukarıda gösterildiği ekilde “Serial cable (PPI)” seçilir.CU305 DP kontrol ünitesinin devreye alma ilemleri için iki seçenek vardır biri profibus diğeride RS232 seri haberlemedir. USS uygulamasında Profibus yerine seri haberlemenin tercihedilmesinin sebebi X126 profibus portunun USS haberlemesi için kullanılacak olmasınedeniyle devreye alma ilemi için kullanılamayacak olmasıdır.Bir sonraki aamada açılan projeye yukarıdaki ekilde “insert single drive unit” seçilerek yenisürücü eklenir. Bu aamada açılan sayfada kullanılacak kontrol ünitesinin tipi, versiyonu vekullanılacak haberleme yöntemi seçilir. Daha sonra da “OK” butonuna basılarak ilembitirilir. Bu aamadan sonra sol taraftaki proje düzeni bölümünde aağıda görebileceğiniz gibi“S110 CU305 DP” olarak sürücü sistemimiz tanımlanmı olur.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıHaberlemek istenilensürücü sistemi seçilir.Bu aamada sistem ile haberlemeye balayabilirsiniz. Bunun için sayfanın üst ortasındabulunan sarı buton kullanılmaktadır. Butona bastınızda yukarıdaki sayfa açılacaktır. Busayfada projenizde tanımlanmı olan sürücülerden hangisi ile haberlemek istediğinizibelirtmeniz istenir. Bu örnekte zaten bir tane sürücü bulunduğundan yukarıda gösterildiğiekilde yanındaki kutucuğu iaretlemeniz ve daha sonrada “OK” butonuna basmanız yeterliolacaktır.Fabrika ayarlarında bir Sinamics S110 sürücü sistemi enerjilendirildiğinde açılıta otomatikkonfigürasyon ilemini yapmaktadır. Bu nedenle sistemle haberleme sağlandığındayukarıda gösterildiği gibi “Load to PG” butonuna basılarak sistemde bulunan konfigürasyonbilgileri bir sonraki sayfada gösterildiği ekilde bilgisayara alınır.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıYukarıdaki ilem tamamlandığında aağıda “SERVO_02” olarak gösterilen eksenkonfigürasyonu Starter projemize de aktarılmı olur.Bir sonraki aamada USS haberleme ayarları ve temel pozisyonlama(EPos) özelliğinin aktifedilebilmesi için aağıda gösterildiği ekilde “Disconnect from target system” butonunabasılarak haberlemeye son verilir.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıSINAMICS S110 sürücü sisteminin USS haberlemesi ayarlanması için sayfanın soltarafında gösterildiği ekilde “Field bus” sayfası açılır. Bu bölümde yukarıda gösterilendeğerlen ayarlanacaktır. Bir sonraki aamada Epos özelliği aktif edilecektir.Epos özelliğinin aktif edilebilmesi için yukarıdaki sarı renkli “Configure DDS (Drive Data Set)”butonuna basılır.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıAçılan sayfada yukarıda gösterilmi olan “Basic Positioner” seçilir ve daha sonra “Next”butonu ile bir sonraki adıma geçilir.Yukarıda PM340 yani sürücü sistemi güç modülü seçim sayfası gösterilmitir, bu bölümsürücü tarfından otomatik olarak seçildiğinden değitirilmesi gerekmemektedir. “Next”butonuna basarak geçilir.Yukarıda motor seçim sayfası gösterilmitir, DRIVE CLIQ özelliğine sahip olan servomotorkullanılıyorsa otomatik olarak seçilmi olacaktır aksi durumda bu bölümden motor verileri

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıgirilebilir. Standart olarak DRIVE CLIQ özelliğine sahip olan servomotorlar kullanıldığındanbu bölümün değitirilmesi gerekmemektedir. “Next” butonuna basarak geçilir.Frenli servomotor kullanılması durumunda bu bölümden fren kontrolü ile ilgili ayarlaryapılabilir. Frensiz servomotorlar için değiiklik yapmadan“Next” butonuna basarak geçilir.DRIVE CLIQ özelliğine sahip olan servomotorlar kullanıldığından bu bölümün değitirilmesigerekmemektedir. “Next” butonuna basarak geçilir.“Next” butonuna basarak geçilir.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıEksenin fiziksel kalibrasyonu için yukarıda gösterilen ayarlar kullanılmaktadır. Buparametreler mekanik sisteme bağlı olarak değitirilmelidir. Sisteme verilecek pozisyon, hız,hızlanma ve yavalama rampa değerleri burada yapılacak değiikliklere bağlı olarakhesaplanacağından doğru değer girildiğinden emin olunmalıdır.Yukarıda “Setpoint source” olarak belirtilen bölüm sistemin hareket komutlarının veparametrelerinin hangi kaynaktan gönderilereceğini ifade etmektedir. USS kullanımı içinyukarıda gösterildiği gibi fabrika ayarlarında bırakılmalıdır.Son olarak yukarıda gösterildiği ekilde ”Finish” butonuna basılarak ilem tamalanır.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanması“Fieldbus interface monitoring” time parametresinin ayarlanabilmesi için kontrol ünitesininparametre listesi yukarıda gösterildiği ekilde açılır.Daha sonra parametre listesinden yukarıda gösterilmi olan P2040 COMM_INT parametresibulunarak sağ tarafındaki değer 230 olarak değitirilir.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıUSS haberlemesinde kullanılacak olan sürücü parametrelerinin haberleme prokolünedizilimi için eksen parametreleri yukarıda gösterildiği ekilde açılır.Söz konusu parametrelerin dizilimi için yukarıda iaretlenmi olan “Open user-defined list ofvalues” butonuna basın daha sonra örnek proje dosyasındaki “CE_x9_UserValueList.xml”dosyasını aağıda gösterildiği ekilde seçerek “Open” butonuna basın.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıDaha sonra açılan sayfada önce “Accept values” sonra da “Close” butonuna basarak ilemtamamlanır.Yapılan tüm ayar ve değitirilen parametrelerin sisteme yüklenebilmesi için yukarıdagösterildiği gibi “Connect to target system” butonuna basılır ve sisteme bağlanılır.

0 Sinamics S110 sürücü sisteminin S71200 PLC ile USS Protokolü kullanılarakpozisyonlanmasıSon olarak “Load Project to target system” butonuna basıldıktan sonra açılan sayfadayukarıda gösterildiği ekilde “Yes” butonuna basılır. Projeniz sürücü sistemine yüklendiktensonra ilem tamamlanmı olacaktır.Yukarıdaki ilemler tamamlandıktan sonra Sinamics S110 sürücü sistemi S7-1200 ile USShaberlemesi için hazır hale gelmi olur.

5. USS Blokları, S7-1200 ve KTP600 programlarının yüklenmesi5.1 - S7-1200’de kullanılan fonksiyon bloklar5.1.1 Sürücü ile haberlemeSürücü ile haberleme S7-1200 CPU’suna takılan CM1241 RS485 haberleme modülü veStep7 Basic yazılımına entegre edilmi kütüphane objeleri üzerinden yapılmaktadır. Sürücüile PLC arasındaki haberlemeyi Step7 Basic yazılımının kütüphanesindeki “USS_PORT”fonksiyonu gerçekletirmektedir.Her bir CM1241 haberleme modülüne 16 adet sürücü bağlanabilir. S7-1200’e üç adethaberleme modülü takılabileceğinden PLC’ye bağlanabilecek sürücü sayısı makisimum48’dir. Ancak haberleme ağına bağlanacak her sürücünün ağın çevrim süresini artıracağıdikkate alınarak performans yeterliliği sorgulanmalıdır.“USS_PORT” bloğu her çağrıldığında sürücü ile haberleme gerçekletirilir. Sürücü ve PLCarasındaki haberleme asenkrondur. Bu PLC’nin sürücü ile haberlemesini tamamlayıncayakadar, içerisindeki programı (cyle time) birkaç kez çevirdiği anlamına gelmektedir. Busebepten ötürü “USS_PORT” bloğu belirlenen süreye göre çalıan kesme (interrupt) OBbloğunun içerisinden çağrılır. Kesme bloğunun çağrılma sıklığı ile sürücünün zaman aımsüresi birbiriyle uyumlu olmalıdır.Seçilecek haberleme hızına göre USS_PORT bloğunun çağrılma sıklığı ve sürücününzaman aımı süresine ilikin tablo aağıda verilmitir. Eğer haberleme ağında birden fazlasürücü varsa, sürücülerin zaman aım süresi aağıdaki gibi hesaplanır.

Her bir sürücü için zaman aım süresi (ms) =(3* USS_PORT minimum çağrılma süresi (ms))* Ağdaki sürücü sayısıBaud Rated(bit per second)USS_PORT minimumçağrılma süresi (ms)1200 790 23702400 405 12154800 213 6399600 117 35119200 69 20738400 45 13557600 37 111115200 29 87Her bir sürücü içinzaman aım süresi (ms)5.1.2 USS_DRV bloğu ile proses değerlerinin sürücüden okunup, sürücüye yazılmasıSürücüyle veri alı veriini USS_DRV bloğu gerçekletirir. Dataları tutmak için USS_DRVbloğuna ait özgün (instance) data bloğu kullanılır. Ağdaki her sürücü için ayrı bir USS_DRVbloğu kullanılır. Aynı özgün (instance) data bloğunu 16 adede kadar USS_DRV bloğu ortakolarak kullanabilir.USS_DRV bloğu Step7 Basic editöründe ilk kez kullanıldığında otomatik olarak özgün databloğu yaratılır. Daha sonra kullanılacak USS_DRV blokları için hep aynı data bloğuseçilmedilir.USS_DRV bloğunun sol tarafındaki parametreler kullanılarak, kontrol word (RUN, OFF2,OFF3, F_ACK, DIR ) ve hız set değeri ( SPEED_SP) ilgili sürücü için konfigüre edilebilir.CTRL3- CTRL8 arasındaki word’ler, proses verilerini göndermek için kullanılabilecekbağımsız kontrol word’lerdir. Burada konfigüre edilen parametreler özgün (instance) databloğunun veri gönderme için kullanılan tampon bölgesinde saklanırlar.USS_DRV bloğunun sağında, özgün (instance) data bloğunun veri alma tamponbölgesindeki en sonuncu geçerli durum (STATUS1) ve hız (SPEED) bilgileri çıkı olarakverilmektedir. STATUS3- STATUS8 arasındaki word’ler, proses verilerini almak içinkullanılabilecek bağımsız durum word’leridir.

USS_DRV Bloğu

5.2 - Panel ve PLC programını yüklemek için PC ayarlarınınyapılmasıNO Yapılacaklar Resim1. Ethernet kablosu kullanarakprogramlama PG/PC’nizi S7-1200’e bağlayın. Ethernetkablosu düz veya çaprazolabilir.2. PG/PC’nizin networkbağlantılarının olduğu ayarlarıaçın.3. PG/PC’nin networkbağlantılarının olduğu ayarlarıaçın.

NO Yapılacaklar Resim4. Internet Protocol (TCP/IP)özelliklerini açın.5. Aağıdaki IP ve Subnet Mask’ıgirin.IP adres: 192.168.0.100Subnet : 255.255.255.06. OK’ye tıklayıp pencereyi kapatın.

5.3 - Projeyi S7-1200 CPU1214C’ ye yüklemeNO Yapılacaklar Resim1. Sıkıtırılmı dosyayı açın. CE_x9_S7-1200_v1d0.zip2. Step7 Basic V10.5 projesiniaçın.3. Proje navigasyon penceresindenCE-X9_PLC’i seçip “Deviceconfiguration” ı açın.*ap104. Cihaz konfigürasyonunu kontroledip, gerekliyse değiiklikleriyapın.5. Projeyi CPU’ya yükleyin.• CPU’yu seçip sağ mousebutonuna basıp “Downloadto device” sonra “All” seçin.• Yükleme tamamlandığındaCPU’yu “RUN” moduna alın.

5.4 - Projeyi SIMATIC KTP600 panele yüklemeNO Yapılacaklar Resim1. • KTP600 paneli 24VDC güçkaynağı ile besleyin.• PG/PC’nizi ethernet kablosu ileKTP600 panel bağlayın2. Panel açıldıktan sonra çıkanpencerede;Control Panel TransferAdvance Specifiy IP addressIP address: 192.168.0.2Subnet Mask: 255.255.255.0olarak ayarlayın. Eğer cihazaherhangi bir isim verilmediyse“Device” sekmesinden küçükharflerle örneğin “hmi” gibi bir isimverin.3. Daha sonra “Transfer” i seçin.

4. Proje navigasyon penceresindenCE-X9_HMI’i seçip sağ mousebasın.“Download the device” ”Software(all)” seçin5. Çıkan penceredeki “Overwrite all”kutucuğunu seçip “Load”butonununa basarak programıHMI’ye yükleyin.6. Proje yüklendikten sonra panelotomatik olarak çalıma modunageçer7. S7-1200 ve KTP600’e projeleryüklendikten sonra her iki cihazethernet kablosu ile birbirinebağlayın.