Helmholz vyrábí velké množství produktů pro PLC Simatic, jedna velká skupina je systém periferií TB20, tedy interface (couplery) a moduly připojitelné k různým PLC přes různé sběrnice. V první části se ze začátku budeme věnovat také trochu detailnějšímu popisu instalace komponent do katalogu TIA Portal, to pro ty méně zkušené a začínající uživatele.
Tohle je jen malá část různých typů modulů a interface pro připojení k PLC. Nabídka je dostatečně široká na to, abyste si poskládali co potřebujete a nestalo se, že nějaký modul neexistuje, vyjma speciálních. Rozměrově je výška všech modulů 110 mm, šířka komunikačního a dvojitého modulu 25 mm, interface (coupler) 35 mm, běžný jednoduchý pak zabere 14 mm. Pro úplnost, hloubka všech dílů 73 mm.
Interface, nebo coupler, pro připojení na sběrnici Profinet, za něj se pak vkládají jednotlivé moduly. Momentálně můžete mít verzi pro sběrnici Profinet IO, Profibus DP, CANopen, Modbus TCP a Ethernet/IP. Letos ještě přibude EtherCAT a DeviceNet.
Konstrukčně se moduly zasouvají do sebe shora a interní sběrnice nevyžaduje nějaký zakončovací díl. Pro první práci doporučuji poznamenat si čísla modulů v sestavě, jakmile je periferie složena, nejsou tyto z přední strany viditelná.
Pro úspěšné vložení těchto komponent do projektu TIA Portal nebo Step7 V5.5, je nezbytné rozšířit hardwarový katalog pomocí GSD souboru. Na webu Helmholz je k dispozice celý balík pro obě platformy, dále TB20 manuál, kde najdete detailnější popis jednotlivých modulů.
Protože my si vše ukážeme ve spolupráci s CPU Simatic řady S7-1200/1500, budeme GSD soubory instalovat do prostředí TIA Portal.
Ve staženém balíku GSD jsou tyto ve složce GSDML. V názvosloví se můžete setkat ještě s pojmy jako XML soubory a podobně. Je potřeba vědět, že pro TIA Portal a Step7 V 5.5 jsou tyto soubory rozdílné a nejdou zaměnit ani špatně instalovat a obecně se jedná o GSD soubory, které definují zařízení pro hardwarový katalog.
Při importu je vidět, že se jedná v podstatě opravdu o soubor s příponou xml. Instalace GSD je nevratná.
Po samotné instalaci je nezbytný update hardwarového katalogu, ten chvilku trvá, pár minut.
Následně již v HW katalogu TIA Portal najdeme celou sestavu všech dostupných komponent Helmholz, není tedy nutné instalovat každou část zvlášť, vše máme najednou za sebou. V případě, že nějaký modul přibude, stejným postupem se instaluje update těchto komponent.
V této první části nás budou zajímat ty nejjednodušší moduly a také nejpoužívanější, tedy digitální vstupy a výstupy. V nabídce je více druhů podle toho co k nim potřebujeme připojit, zajímavý je třeba 3-wire modul, kde do svorek připojíte kompletní snímač včetně napájení, není potřeba žádná další svorkovnice. Šestnácti bitový vstupní modul je pak ideální do rozvaděče, kde je napájení například ke kontaktům vedeno zvlášť a potřebujeme jen vstupy. Všechny DI/DO moduly jsou pro napětí 24VDC, Helmholz vyrábí ale i moduly pro připojení vstupního napětí 230VAC, občas se hodí, jednotlivé vstupy jsou samozřejmě odděleny od stejnosměrného napájení.
Vzhledem k samotné konstrukci TB20 modulů, máme k dispozici ještě napájecí a distribuční moduly, právě pro připojení napájení různých snímačů a zařízení.
Výstupní moduly existují ve verzi pro zatížení 0,5A, varianta High Feature pak nabízí diagnostiku a možnost zatížit výstup 0,7A. Výborné pro připojení větších stykačů bez nízké spotřeby (od cca 40A nahoru), pro které může být 0,5A již málo. Jak uvidíme dále, tyto údaje jsou katalogové, ve skutečnosti vydrží zatížení větší. To je totiž důležitý parametr. Reléové výstupy jsou taková klasika, ale mají přepínací kontakt, což se ne vždy vidí.
Dále v nabídce najdete i kombinace, tedy různé vstupy a výstupy na jednom modulu, 2DI/2DO, 4DI/4DO a 8DI/8DO.
Využití napájecího modulu pro oddělení výstupů například pro roztržení napájení nějakým safety modulem nebo stykačem, je velmi často používaná záležitost.
Naše Profinet kontrolní sestava v akci. Než nám to ale bude takto poblikávat, musíme správně vytvořit konfiguraci hardware v TIA Portal.
Vložení hardware TB20 do projektu je stejné jako třeba u Siemens ET200S, za povšimnutí stojí poslední výstupní modul 8xDO, 700mA, High Feature. Lze u něj nastavit kromě výstupní adresy také dva bajty vstupní adresy, které slouží pro... diagnostiku.
Dva bity pro jednoduchou diagnostiku každého výstupu. Jejich význam je jasný, jeden bit indikuje zkrat výstupu, druhý přítomnost napájecího napětí 24V (L+).
Na interface TB20-PN pro připojení k Profinet síti stačí nastavit IP adresu, přiřadit do sítě a pak potvrdit jméno periferie. Prostě standardní postup.
Po nahrání konfigurace do PLC již vše žije online. Jako CPU slouží S7-1200 1212C.
HMI panelu KTP400 si nebudeme všímat, je v projektu jen pro další ukázky.
Standardní výstup 500mA zatížený na 500mA. Tento výstup bez potíží udrží i 1A, je to jen otázka času. Jakmile jej přetížíte ještě více, aktivuje se ochrana. Navíc se elektronika snaží výstup nahodit, podobně jako při Hiccup ochraně zdrojů. Otázka, proč jsou pro měření použity dva ampérmetry, klasický Avomet a ještě digitál? Prozaická odpověď, nechtěli jsme věřit, že výstupy opravdu tolik udrží, hledali jsme chybu v přístroji, ale opravdu výstupy to ustojí a fungují.
8xDO High Feature výstup při zkratu, ostatní výstupy spínají dále, náš zkratovaný se ohlašuje červenou LED na modulu. Tento výstup také nemá problém se zatížením do 1A, funguje.
Nedoporučujeme používat výstupy na extrémní zatížení přes jmenovité údaje delší dobu, mohlo by dojít k vypnutí výstupu z důvodu nadměrného oteplení spínacího prvku.
Detail diagnostiky, i když je jeden poslední výstup ve zkratu, ostatní jedou dále jako tank.
Tento jediný bit ve wordu na adrese IW31, řádek 12,13 a 14, nám v diagnostice hlásí zkrat našeho výstupu, přesně podle manuálu a nastavení výše.
Pokud na modulu odstraníme napájení L+, diagnostické LED nám to také indikují, stejně jako patřičné bity v IW31.
Frekvence výstupu je taky zajímavý údaj, my jsme si vyzkoušeli spínání jen cyklicky z PLC programu, 5ms "H" a 5ms "L". Je zde vidět, že se do tohoto času promítá doba cyklu CPU, která taky dělá nějakou chybku. U standardního výstupu jsme údaj maximální frekvence nedohledali, pro HF moduly výrobce uvádí nejkratší dobu 5ms. Oba moduly pak pracovali s uvedenou frekvencí shodně.
Konektory s připojením je možné jednoduše demontovat, třeba při výměně modulu. Obdobný systém používají i jiní výrobci periferií, pokud se nejedná o systém zvlášť moduly a zvlášť svorkovnice, jako třeba ET200S od Siemens.
Jeden napájecí modul jsme opatrně rozdělali, abyste viděli, co se skrývá uvnitř. Je to takové malé LEGO, na tištěném spoji můžete přesně vidět propojení L+ a M potenciálů a také AUX části.
A interní komunikační sběrnice, která prochází samozřejmě přes všechny moduly.
Ve sběrnici jsou použity tyhle čipy. Zkuste si jejich typy vyhledat a zjistíte, co vlastně máte před sebou. Je to zajímavé čtení.
Helmholz TB20 periferie - DI/DO moduly přetížení, zkrat, LED diagnostika.
https://www.youtube.com/watch?v=RJEI5lrdnfs&feature=youtu.be
Závěr:
V dalších dílech ohledně periferie TB20 Helmholz se již budeme věnovat konkrétnějším ukázkám nastavení a práce s některými jednotlivými moduly od analogových, přes čítačové a až po tolik populární měření energie. No a pokud se k nám dostane také nový vážící modul TB20 s 24 bitovým rozlišením, určený pro připojení tenzometru, což je mimochodem vynikající parametr na externí periferii, tak budeme také vážit a vážit.
Jaroslav Blažek
Doplňující odkazy k článku:
TB20 systémový manuál Helmholz (PDF):
Kontakt a doplňující informace:
http://www.helmholz.cz/kontakt
