Safety PLC Simatic a decentralizované safety I/O moduly

  • pondělí, 13 listopad 2017 07:47

PROFINET periferie Phoenix Contact osazená bezpečnostními moduly vstupů a výstupů připojená k Safety PLC Simatic S7-1200. Vyzkoušíme a ukážeme si, jak vůbec taková sestava funguje.


Nejprve topologie, tedy jak a co zapojíme, aby nám safety funkce fungovaly. Bezpečnostní PLC Simatic CPU1212FC k němu na sběrnici PROFINET vzdálenou periferii s klasickými a bezpečnostními vstupy, výstupy.

ioprofisafe 11


Výběru správného hardware věnujeme trochu pozornosti, zatímco u Siemens periferií ET200S/SP s interface IM151 podporuje safety moduly verze HF, u jiných výrobců můžou být pojmy trochu jiné. Tedy Phoenix Contact má vazební člen sběrnice s podporou PROFIsafe.

ioprofisafe 13


Pro správnou funkci je nezbytné přečíst verzi firmware (3.41) a k němu stáhnout patřičnou sadu GSD souborů. Již totiž existuje verze firmware 4.00.

ioprofisafe 07


Co se týče jednotlivých bezpečnostních modulů, opět ověříme, jestli jsou pro naši aplikaci vhodné, tedy podporu PROFIsafe. Právě u Phoenix Contact je velmi široká škála produktů pro bezpečnost a některé moduly jsou například jen pro SafetyBridge aplikace. O tom jsme psali vloni u nás ve dvou dílech tady.

ioprofisafe 03


Abychom si ale nedělali těžkou hlavu, my jsme to vzali z druhé strany. Instalovali jsme GSD soubor pro celou řadu zmíněného PROFINET vazebního členu a v HW katalogu si pak jen jednoduše vybrali moduly, které chceme objednat. Jistota jasná, nespletete se.

ioprofisafe 12


No a tady již máme celou decentralizovanou periferii Phoenix Contact v hardwarové konfiguraci včetně objednacích čísel. Vazební člen je typu PACK, což znamená, že obsahuje kromě interface také 4 digitální výstupy a 8 digitálních vstupů. Za něj pak připojíme bezpečnostní vstupy a bezpečnostní reléové výstupy.
Poznámka: na webu Phoenix Contact stačí do vyhledávání vložit objednací číslo a ihned máte všechny informace o zvoleném modulu, vyzkoušejte si.
Klikněte na obrázek pro zvětšení

ioprofisafe 14b


Takto vypadá sestava v reálném zapojení, tady již akorát funkční.

ioprofisafe 02


Nastavení vlastností jednotlivých safety modulů je podobné jako u jiných výrobců, pokud víte co hledat, najdete to okamžitě. Důležitá je adresa modulu F_Dest_Add, která musí být stejně nastavena DIP přepínači na samotném modulu.
Klikněte na obrázek pro zvětšení

ioprofisafe 15b


Přesně takto. Jistě jste si všimli, že zde je adresa trojka (BCD code), ale na předchozím obrázku byla v TIA Portal dvojka. Jednoduché, fotografie je z výstupního modulu, který má adresu tří, zatímco vstupní opravdu dvojku. Co se týče přepínače pro rychlost, tak ta se vztahuje k interní sběrnici periferie, mód pro PROFINET musí být na  nule. Detaily v manuálu modulu.

ioprofisafe 04


Absolutně klíčové je ovšem nastavení kontrolního součtu hardware F_iPar_CRC, bez kterého safety moduly nebudou fungovat.

ioprofisafe 16


Slouží k tomu pravé tlačítko myši u každého modulu a volba Start device tool. S největší pravděpodobností budete mít všichni tuto možnost zašedlou a nástroj nepůjde žádným způsobem spustit. Detaily najdete v manuálu safety modulů Phoenix Contact, ale jestli to nechcete hledat, po spuštění nástroj vygeneruje CRC, které dosadíme do správného políčka. Je to jednoduché.

ioprofisafe 17


Je nutné z webu Phoenix Contact stáhnout tento softwarový nástroj a instalovat jej. Pak bude zmíněné menu pro výpočet CRC v TIA Portal funkční. Nebo si to nechejte spočítat u někoho, kdo má tohle nainstalováno a funkční.

ioprofisafe 18


Po nahrání do PLC všechno funguje. Jakákoliv změna v bezpečnostním nastavení jednotlivých modulů vyžaduje opět přepočítání a nastavení CRC. Pro změnu adres a dalších standardních vlastností není ovšem nutné CRC znovu generovat.
Klikněte na obrázek pro zvětšení

ioprofisafe 21b


Tak a zbývá napsat kousek PLC programu do bezpečnostního bloku a připojit nějaké akční členy, tedy stykače a ovladače.

ioprofisafe 01


Pro skutečnou aplikaci používáme hlavně Siemens funkční bezpečnostní bloky v PLC, které jsou odladěny pro konkrétní funkci. Jestliže si celý program napíšete takto sami, zvyšuje se riziko chyby a nevhodné funkce bezpečnostních obvodů. Nemusí se totiž vždy podařit ošetřit všechny stavy. Ale pro naši ukázku nám stačí těchto pár segmentů. Například hrana pro reset obvodu v prvním segmentu zajistí, aby se stykače samovolně nesepnuly v případě, že dojde k trvalému stlačení resetovacího tlačítka a podobně.

ioprofisafe 22


Dva stykače zapojení na reléové výstupy safety modulu, dále tlačítko stop nouze a reset obvodu opět do bezpečnostních vstupů, vytvoří stop kategorie 1.

ioprofisafe 09


Ve VAT tabulce je pak naše funkce stopu kategorie 1 jasně vidět, jen si připomeneme stop-kategorie podle EN 60204-1:
Stop-kategorie 0: Neřízené zastavení s okamžitým odpojením energie pohonným elementům stroje.
Stop-kategorie 1: Řízené zastavení, přívod energie je přerušen až po zastavení pohybu.
Stop-kategorie 2: Řízené zastavení, přívod energie do stroje není přerušen ani po zastavení, kromě toho kde může dojít k pohybu.
Klikněte na obrázek pro zvětšení

ioprofisafe 23b


Je vidět že konfigurace je správná, pouze v administraci bezpečnostní části nemáme nastaveno heslo.

ioprofisafe 24b


Jakýkoliv problém je signalizován LED na safety PLC, například chvilkové odpojení bezpečnostní periferie. Pro skutečnou aplikaci bychom ještě realizovali nějakou diagnostiku, abychom o eventuální chybě věděli v PLC, Veškerá komunikace mezi PLC a periferií jde přes switch (v pozadí), a neboť se jedná o manažovatelný switch, zkusíme se do něj podívat jak nám data chodí.

ioprofisafe 08


Běžná statistika přes switch podle typu paketů. Naše safety PLC je na portu 3 a safety periferie na portu 7. Statistika podle chyb je prázdná.

ioprofisafe 25


Videoukázka safety periferie Phoenix Contact a CPU1212FC.


Závěr: 

Na jedné straně u všech bezpečnostních modulů různých výrobců najdeme (vlastně musíme) shodné nastavení, jednokanálové, dvoukanálové zapojení, filtry, zpoždění a podobně. Něco dalšího navíc je již v režii jednotlivých výrobců, jako například zde hodnota CRC. Vše se ale může měnit jak podle výrobce, tak podle aktuálního hardwaru a firmwaru. A proto pokud něco nefunguje, většinou je chyba u nás ve špatném nastavení, nebo nevhodné konfiguraci. Proto u bezpečnostních obvodů dvojnásob platí mít trochu trpělivosti a hlavně číst manuály.

Jaroslav Blažek


Doplňující odkazy k článku: 

Bezpečnostní modul - IB IL 24 PSDI 8-PAC - 2985688, parametry tady.
Bezpečnostní modul - IB IL 24 PSDOR 4-PAC - 2985864, informace zde.
Profinet vazební člen - interface sběrnice IL PN BK DI8 DO4 2TX-PAC, ke stažení tady.

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