PLC S7-1200 a vysokorychlostní čítač HSC

  • středa, 21 leden 2015 03:00

Dokáže vysokorychlostní čítač v Siemens PLC S7-1200 zpracovat uváděný maximální signál 100kHz, nebo má ještě rezervy?

Jak pracuje čítač v S7-1200 na běžném digitálním vstupu PLC? Ukážeme si správné nastavení a vyzkoušíme, zda splní výrobcem uváděnou maximální frekvenci signálu 100kHz. V některých aplikacích totiž můžete být s frekvencí takzvaně na hraně, třeba při použití IRC snímače a vyšším rozlišením zapojeným přímo do PLC Simatic. Uvidíte na videoukázce níže. 


Pro test sáhneme po poslední 4.0 firmwarové verzi CPU (-1AE40-), neboť proti předchozím modelům má nastavení a samotné HSC čítače nějaké vylepšení. Netýká se to ale maximální frekvence, ta je stále výrobcem uváděna 100kHz, pro vyšší frekvence by bylo nezbytné použít nové CPU 1217C, u kterého Siemens garantuje 1MHz. Ovšem jak uvidíte dále, nemusí to být vždy nezbytné.

HSC high speed counter and S7-1200


Parametry čítače a vstupů pro nižší firmware CPU platí i pro naši čtverkovou verzi. Napěťovou úroveň logické H na vstupu PLC zaznamená v případě hodnoty vyšší než 15VDC.

HSC high speed counter and S7-1200


Náš generátor disponuje TTL výstupem 5V, takže na scénu přišel jednoduchý "bastl" se spínacím tranzistorem z hlubin šuplíku, který pamatuje ještě zlatou éru Tuzexů. Všechno jsme to odhadli od oka a dostavili podle biografu, aby pulsy byly trochu rozumné. Tak uvidíme, co čítač dokáže.

HSC high speed counter and S7-1200


Signální generátor je slušně řečeno poslabší, frekvenci moc nedrží a klidně si na vyšších hodnotách plave i o stovku hertz, ale pro náš pokus zatím vyhoví.

HSC high speed counter and S7-1200


Nejprve v HW konfiguraci PLC uvolníme HSC čítač. Podle typu CPU máme k dispozici tři, čtyři nebo šest vysokorychlostních čítačů. Dále čítače můžeme připojit i na I/O SB modul, což je ten malý čtvereček vkládaný z přední strany do CPU.

HSC high speed counter and S7-1200


Musíme si stanovit funkci čítače, tady buď měření frekvence, nebo klasické čítání jednofázové, dvou, nebo A/B. Prostě standardní nastavení jako třeba u čítačových karet, nebo starého S7-200. Perioda měření je nyní na 1.0 sekund, ale je možné ji měnit softwarově, což uvidíme dále.

HSC high speed counter and S7-1200


Zatímco u předchozích verzí FW byly vždy ke každému HSC natvrdo přiřazeny patřičné digitální vstupy, nyní si můžeme vybrat, který vstup na co bude.

HSC high speed counter and S7-1200


Důležité nastavení I/O oblasti. Na této adrese totiž bude k dispozici aktuální hodnota čítače.

HSC high speed counter and S7-1200


Poslední hodnota, hardwarová identifikace. Pokud ale nebudete chtít čítač nijak ovládat a stačí tohle nastavení, nemusíte si ji pamatovat. Zadává se jen do funkčního bloku v PLC programu.

HSC high speed counter and S7-1200


Nakonec si připravíme jednoduchou obrazovku na dotykovém panelu, abychom mohli čítač ovládat a zároveň vidět co měříme. Ve VAT tabulce TIA Portal to není vždy ono.

HSC high speed counter and S7-1200


Budeme měřit frekvenci a při tomto režimu čítače vyzkoušíme měnit periodu měření, v rozsahu 0,01 až 1 sekunda. Taky máme nějaký komparátor, abychom viděli, že měřená frekvence je větší než nastavená.

HSC high speed counter and S7-1200


Pokud potřebujeme nějaký parametr čítače měnit, musíme do PLC programu vložit blok čítače, v opačném případě není nezbytný. Jinak řečeno, čítač funguje i bez tohoto funkčního bloku.

HSC high speed counter and S7-1200


Přiřadíme si pouze ty vstupy funkčního bloku, které potřebujeme, konkrétně bitové ovládání změny periody a hodnotu periody. Vše budeme měnit z HMI panelu. Hodnota proměnné periody 10=0.01s, 100=0.1s, 1000=1.0s udává rychlost měření, aktivuje se úrovní H na bitovém vstupu.

HSC high speed counter and S7-1200


Perioda 10 = 0,01 sekunda znamená, že poslední dvě místa hodnoty frekvence nejsou měřené.

HSC high speed counter and S7-1200


Naopak perioda 1000 = 1,0 sekunda nám změří všechny řády, ale proměnná se mění jednou za vteřinu.

HSC high speed counter and S7-1200


Na vstupní adrese 1000, viz hardwarová konfigurace CPU, máme ve čtyřech bytech hodnotu čítače.

HSC high speed counter and S7-1200


Ve VAT tabulce proměnných TIA Portal vyzkoušíme že vše funguje. Právě tady pozor, jestliže jste nastavili všechno podle výše uvedeného, nebude čítač ještě řádně fungovat. Jeho rychlost bude omezena zhruba na 65Hz.

Klikněte si na obrázek pro zvětšení. 

HSC high speed counter and S7-1200


Omezení způsobí filtr na digitálním vstupu, který jsme použili pro čítač. Defaultně je totiž nastaven na 6,4 ms, což vede právě k uvedenému omezení měření.        

Klikněte si na obrázek pro zvětšení. 

HSC high speed counter and S7-1200


Tohle je pak to správné nastavení vstupního filtru, takže pozor.

HSC high speed counter and S7-1200


Vstupní měřený signál nemusí být nijak kvalitní, jediné omezení je v napěťové úrovni, menší než 15VDC CPU opravdu nezpracuje.

HSC high speed counter and S7-1200


Frekvence na PLC 200kHz, i takové jehly na vstupu CPU bez potíží změří. Jak je vidět na biografu, spínání naším "bastlem" nic moc, bude asi potřebovat nějaký upgrade.

HSC high speed counter and S7-1200


Na závěr ukázka že čítač vezme i 467kHz, je to ale bez záruky, náš generátor je opravdu nehodný, ukazuje 407kHz, takže v tomto případě věříme PLC.

Klikněte si na obrázek pro zvětšení.

HSC high speed counter and S7-1200


Vysokorychlostní čítač a jeho limit 100kHz na videoukázce.

Klikněte si zde pro otevření videa samostatném okně


Závěr: 

Pro aplikace na hraně uváděných parametrů není třeba se bát, že by čítač nestíhal měřit. Jestliže budeme třeba zpracovávat HTL inkrementální snímač, není nic jednoduššího, než vše vyzkoušet na stole a uvidíte, že se dostanete vysoko nad uváděný limit. Bylo by zajímavé zkusit nové CPU1217C s 1MHz čítačem, o kolik se ten dá "přetočit". Nemáme jej ale bohužel k dispozici.

Jaroslav Blažek


Doplňující odkazy k článku:

Online fórum Siemens a S7-1200 High Speed Counter: https://www.automation.siemens.com/WW/forum/guests/Conferences.aspx?language=en&lang=en                

Systémová příručka pro S7-1200: http://support.automation.siemens.com/BR/view/en/36932465             

Blaja automation portal

Pro psaní komentářů se přihlašte

Kontakt

email : blaja @blaja.cz
email reklama: info @blaja.cz
email adresy bez mezery 
před zavináčem

Jaroslav Blažek
Štěpánská 1888
755 01 Vsetín
+420 608 180 209