Trochu ofika, frekvenční měniče FRENIC-Ace jsou měniče nové generace od FUJI Electric. V základním vybavení měniče je kromě rozhraní RS485 také CAN Open. Řada měničů FRENIC Ace pokrývá výkonový rozsah 0,1 - 2,2kW pro 1 fázové 230VAC napájení a 0,4 - 220kW pro 3 fázové 400VAC. Do integrovaného PLC nasypete až 200 výpočetních bloků, dále v základu je integrována bezpečnostní funkce STO kategorie SIL3. Možnost řízení synchronních motorů bez zpětné otáčkové vazby.
Nás ale zajímá rozhraní RS485 které umí protokol MODBUS RTU.
My jsme jeden měnič v malém modulu vyzkoušeli právě s PLC SIMATIC S7-1200, konkrétně CPU 1212C s komunikačním procesorem CB 1241 RS485, což je jen takový malý modul, který vložíme do prostoru na čelní straně CPU 1212C. Je to dobře vidět na videoukázce v závěru. Taky jsme pro ukázku vytvořili jednu obrazovku na HMI panelu SIEMENS, aby bylo hezky vidět, jak ovládání měniče přes linku 485 funguje. Tato linka je vyvedena na RJ45 konektor z čelní strany měniče, není to žádný Ethernet, i když použitý konektor by tomu napovídal. Detail zapojení v manuálu.
Štítek měniče neuvádíme jen tak, ale najdeme na něm důležitý údaj o výstupním proudu měniče, což je v našem případě 1,6A. Tuto hodnotu budeme potřebovat pro správný výpočet hodnoty aktuálního proudu měniče, ale to až trochu později.
Při připojení silového napájení je nutné dbát opatrnosti, každá řada FRENIC-Ace má svorky trochu jinak a hlavně nezapomeňte na vložení krytu (dodržení IP20), neboť na svorkách je i stejnosměrné napětí meziobvodu. Zvlášť u této malé verze měniče je vše tak nějak menší.
Ovládací svorky z čelní strany a některé nastavení se realizují přes přepínače, například volba ovládací logiky, parametry analogových signálů atd.
Jedná se o zajímavý měnič a podle zapojení je vidět vybavení. To je jeden z důvodů proč využít komunikační linku 485. Měnič má jen jeden analogový výstup, takže pokud je potřeba mít informaci v nadřazeném systému jak o skutečné frekvenci, tak také o proudu, nijak než přes linku tuto informaci do systému nedostaneme.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Zkušební zapojení, potenciometr na zadávání rychlosti ručně, přepínač pro odblokování měniče. Dále HMI s ovládáním přes linku 485. Nejprve je ovšem nezbytné trochu prostudovat komunikační protokol z manuálu FRENIC-Ace.
Celá komunikace s FRENIC Ace není úplně jednoduchá, také z důvodu, že se na straně měniče jedná více o klasickou sériovou komunikaci upravenou pro MODBUS RTU protokol. Nenajdete zde například celé čtyři slova tam a zpět, ve kterých budou jednotlivé proměnné hodnoty, ale musíte si vše hezky "vyzobat" po jednotlivých wordech. Aby to nebylo vše, tak podle manuálu takové kategorie zpráv jsou pro PLC SIMATIC nepoužitelné. Z jednoho důvodu, v PLC je k dispozici jeden funkční blok (FB), který se o celou komunikaci postará, jak začátek telegramu, adresy a kontrolní součty. Nic nemusíte řešit, jen data. Pokud se komunikace kdekoliv nějak zadrhne, ihned dostanete do poruchového kódu FB informaci o tom co a kde. Takže koncipovat telegram zprávy tak jak je uvedeno na obrázku není funkční. Sice ten telegram nakonec bude tak poskládán (měnič by tomu nerozuměl), ale udělat se musí úplně jinak. Žádné dotazy a čekání na odpověď. Přímo si přečteme/zapíšeme hodnotu proměnné z/do konkrétního parametru měniče.
Detaily Vám vysvětlí na technické podpoře firmy AMTEK Brno, kontakt v závěru, která je prodejcem měničů FUJI u nás.
Tohle je nejdůležitější tabulka pro celou komunikaci. Musíme nějak zakódovat do parametru funkčního bloku v PLC programu adresu parametru, který chceme číst/zapisovat. Princip je tento: do prvního bajtu "Function code" zapíšeme číslo odpovídající skupině parametrů. Například pro S parametry bude hodnota 7. Do druhého bajtu zapíšeme číslo parametru v té skupině. Pro S05 bude druhý bajt 5. Hodnotu pak připočteme k základní adrese, uvidíme dále.
Aby to nebylo tak jednoduché, v měniči existují parametry, které nejsou přímo zobrazitelné na displeji měniče. To jsou třeba potřebné "S" a "M" parametry. "S" je nutné pro zadávání frekvence do měniče, například do S05 budeme zapisovat žádanou frekvenci.
Prostudujte si také formáty čísel, FUJI používá na vše dva bajty a dokonce i na REAL proměnou.
Když do S05 zapíšeme frekvenci, podíváme se podle tabulky, jak musíme nastavit další parametry, aby vše fachčilo jak má. Klíčový je parametr H30.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
H30 má devět možností nastavení, základní je nula, tedy ovládání přes svorkovnici měniče. Jak zadání frekvence, tak bitové povely. Verzí je dost, my ale budeme využívat jen mód 4. Tedy Frekvenci po komunikační lince 485 na portu 2 a bitové ovládání bude stále přes svorkovnici. To má dobrý důvod, vždy z hlediska bezpečnosti musíme mít možnost vypnout měnič externím signálem na svorkovnici. Na HMI si vytvoříme přepínač ovládání z PLC, kterým budeme právě tuto hodnotu v H30 měnit mezi 0 a 4.
Asi nějak takto. Tlačítko Modbus RTU zapíná komunikační linku, Ovládání z PLC přepíná zmíněný H30, v bílém poli zadáme požadovanou frekvenci měniče a ve žlutých polích čteme aktuální frekvenci a proud měniče. Navíc jedna LED signalizuje správnou parametrizaci komunikačního portu, druhá pak stav proměnné v parametru H30, který na rozdíl od ostatních, můžeme změnit i z klávesnice měniče.
V HW konfiguraci STEP 7 následně nastavíme parametry komunikačního procesoru CB 1241. Nechali jsme tovární nastavení v měniči a upravili potřebné tady.
Pokud ve starší verzi CPU a funkčního bloku nenajdete nějaký parametr portu, je třeba jej zadat přímo do patřičného datového bloku. Tohle nastavení se provede jednou při startu CPU a přepíše nastavení z HW konfigurace. Zmiňovali jsme to při MODBUS komunikaci s I/O moduly AMIT.
Zde je zmiňovaný funkční blok pro komunikaci. Výborný popis jeho parametrů najdete v HELPu TIA Portal. Adresa měniče je 3, mód čtení a parametr M09 (adresa podle kódu výše).
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Formáty proměnných z měniče jsou občas "kouzelné", pro přepočet proudu je nutný tento vzorec, který jsme pro méně zkušené rozepsali. V prostřední operaci je zmiňovaný jmenovitý proud měniče potřebný pro správný výpočet.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Zde si například čteme parametr H30. Můžeme si přečíst jakýkoliv parametr z měniče, stejně jako do kteréhokoliv parametru zapisovat. Je to ale "cik-cak", proto čteme vše po jednom wordu.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Zápis do parametru H30. Tedy přepínání ovládání frekvence z potenciometru nebo z PLC respektive linky 485.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Nejprve jsme stejně vše ovládali z VAT tabulky a až následně jsme si vytvořili obrazovku na HMI. Celou tabulku ovládání máte v náhledu.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Aby bylo všechno komplet, tak taky náhled HMI obrazovky z TIA Portalu. Vysvětlíme později.
Tohle nám nedalo. Nádherná obyčejná funkce, kterou dost měničů vůbec nemá. Okamžitě po změně hodnoty libovolného parametru se tento uloží. Nápis na displeji je jednoznačný a nemusíte hledat p971=1 (říká Vám to něco?).
Takhle to fachčí. Komunikace MODBUS zapnuta, měnič ovládán přes svorkovnici a frekvence přes potenciometr. Z RS485 jen neustále čteme skutečnou frekvenci a proud měniče.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Zapnuto ovládání z PLC, tedy frekvence přes linku 485.
Klikněte na obrázek pro zvětšení
Jak to funguje naživo, se podívejte níže na naší videoukázce. My jsme použili jen jeden povel chod vpřed, v praxi by ještě přibyl vzad a také reset poruchy. Tu nám signalizuje binární výstup měniče.
Videoukázka ovládání FRENIC-Ace z S7-1200 přes RS485.
https://www.youtube.com/watch?v=kO-AgKA3QU0&feature=youtube
Závěr:
PROČ? Protože to jde. Taky ale proto, že s minimálními náklady dostaneme z měniče proměnné, které potřebujeme a nemusí to zůstat jen u frekvence a proudu. Analogové kanály do PLC jsou dražší řešení a RS485 je u každého měniče v ceně. CB 1241 do SIMATIC je přitom za pár korun.
No a PLC program? Přímo tento konkrétní včetně HMI panelu v TIA Portal V13, kde je hotová ukázka komunikace s jedním měničem, máte k dispozici u technické podpory firmy AMTEK Brno, která zmíněné měniče prodává.
PLC program není úplně univerzální, vzhledem k výše uvedenému to ani nejde. Doplňte si zpracování poruchového hlášení a případné další měniče. Nebo jej vezměte jen jako inspiraci a napište si to úplně jinak.
Celkem ideální řešení pro výrobu více kusů, jednou se PLC program odladí a pak již vše funguje na dalších kusech.
Jaroslav Blažek
Doplňující odkazy k článku:
Kontakt prodejce: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Kompletní nabídka sortimentu FUJI electric: www.fujielectric.cz
Nabídka frekvenčních měničů FUJI electric: tady.
