Współpraca sterownika PLC Siemens S7-1200 z enkoderem IO-Link POSITAL UCD-LK00B
Enkodery POSITAL z serii UCD-LK00B to grupa enkoderów wieloobrotowych z interfejsem IO-Link. W poniższym wpisie zostanie przedstawione jak połączyć enkoder POSITAL z serii UCD-LK00B ze sterownikiem PLC Siemens S7-1200.
Na potrzeby tego poradnika wykorzystano enkoder UCD-LK00B-1516-Y060-PRM oraz sterownik PLC Siemens S7-1200 1212C DC/DC/DC. W celu podłączenia urządzenia z interfejsem IO-Link (np. enkoder, inklinometr, …) do sterownika PLC, niezbędny jest moduł komunikacyjny. W tym poradniku wykorzystano moduł SM 1278. Należy zwrócić szczególną podczas łączenia, gdyż schemat połączenia może różnić się dla innych modeli sterownika i/lub enkodera.
KROK 1 – Połączenie sterownika PLC z enkoderem
Na rysunku poniżej przedstawiono schemat połączenia enkodera POSITAL UCD-LK00B-1516-Y060-PRM do sterownika PLC poprzez moduł SM 1278. Moduł SM 1278 musi być osobno zasilony (24 VDC, z wykorzystaniem złącz L+ oraz M). Enkoder może być zasilony bezpośrednio z wyjść Lx oraz Mx modułu SM 1278.
Przedstawiona kolorystyka dotyczy enkodera UCD-LK00B-1516-Y060-PRM z przewodem Cx,x-POS-M12-5PIN-F-A-A-SH, w przypadku zastosowania innego urządzenia, należy zweryfikować sposób podłączenia.
KROK 2 – Konfiguracja projektu w programie TIA Portal
W tym przykładzie wykorzystano TIA Portal w wersji V19. Interfejs programu oraz niektóre opcje mogą się różnić w zależności od zainstalowanej wersji.
Tworzenie nowego projektu
Z drzewka opcji należy wybrać opcję Create new project, a następnie nadać nową nazwę oraz lokalizację tworzonego projektu. Zatwierdzić przyciskiem Create.
Po chwili wyświetlone zostanie nowe okno, z którego należy wybrać opcję Open the project view – otwarcie widoku projektu.
Dodawanie sterownika PLC i modułu komunikacyjnego
Po utworzeniu nowego projektu, Użytkownik może dodać swój sterownik PLC do projektu. W tym celu należy wybrać opcję Add new device, a następnie na liście dostępnych sterowników odnaleźć dokładny model posiadanego sterownika. Dokładna nazwa modelu sterownika znajduje się na wygrawerowanej tabliczce znamionowej, na bocznej ściance sterownika.
Na tym etapie, Użytkownik powinien również dodać moduł komunikacyjny SM 1278. W tym celu, z katalogu znajdującego się po prawej stronie ekranu należy wybrać odpowiedni moduł, a następnie przeciągnąć go w odpowiednie miejsce w widoku Device view.
Konfiguracja modułu SM 1278
Klikając prawym przyciskiem myszy na grafikę modułu SM 1278 należy przejść do właściwości modułu (Properties), a następnie ustawić wartości początkowe (8) oraz długości adresów wejściowych i wyjściowych (12).
Kompilacja i wgrywanie wstępnego projektu
Po dodaniu sterownika i modułu można skompilować część sprzętową projektu. W tym celu należy wykorzystać przycisk Compile w górnej belce programu. Jeśli kompilacja przebiegnie pomyślnie, można pobrać program do sterownika.
Przed pobraniem projektu wystarczy wybrać interfejs (kartę sieciową) do której podłączony jest sterownik oraz interfejs sterownika wykorzystywany do programowania (domyślnie PN/IE_1). Z listy dostępnych urządzeń należy wybrać odpowiedni sterownik i załadować program przyciskiem Load.
=
Konfiguracja portu IO-Link
Po poprawnym wgraniu projektu do sterownika, można przejść do konfiguracji portu IO-Link modułu SM 1278. W tym celu użyte zostanie wbudowane w TIA Portal oprogramowanie – S7-PCT (S7 Port Configuration Tool). Oprogramowanie S7-PCT uruchamiane jest przez wybranie prawym przyciskiem myszy grafiki modułu SM 1278 w zakładce Device view, a następnie Start device tool…
Po wybraniu narzędzia S7-PCT oraz uruchomianiu przyciskiem Start, zostanie otwarte nowe okno programu. Z zakładki Options należy wybrać opcje Import IODD, która umożliwia zaimportowanie plików konfiguracyjnych. Producent enkodera przygotował specjalny plik konfiguracyjny IODD (IO-Link Device Description), który określa szczegóły dotyczące komunikacji między enkoderem, a sterownikiem. Pliki IODD dla enkoderów Posital z interfejsem IO-Link dostępne są na stronie producenta (posital.com), w sekcji pobierz pod nazwą Plik Konfiguracyjny.
Po zaimportowaniu pliku IODD, z katalogu po prawej stronie okna, należy wybrać absolutny enkoder UCD z folderu FRABA B. V., a następnie przypisać go do odpowiedniego portu – zgodnie z Rys. 1, enkoder podłączony jest do portu 1 modułu SM 1278. Należy zwrócić uwagę, by parametr Inspection level został ustawiony na No check.
W zakładce Adresses można podejrzeć jakie parametry można odczytać z enkodera z poziomu programu w sterowniku PLC. W tym celu należy zaznaczyć opcję Show PLC adresses. W tym przykładzie pozycja enkodera może być odczytywana z rejestru %ID 8, natomiast prędkość z rejestru %ID 14.
Tak przygotowaną konfigurację można przesłać do sterownika wykorzystując przycisk Load with devices. Po zakończeniu wgrywania, można zamknąć oprogramowanie S7-PCT – Użytkownik zostanie poproszony o zapisanie zmian, co należy zaakceptować.
KROK 3 – Odczyt pozycji i prędkości enkodera
Do szybkiego podglądu rejestru zawierającego pozycję lub prędkość enkodera może posłużyć narzędzie Watch table. W oknie głównym programu TIA Portal należy dodać nową tabelę poprzez wybranie Add new watch table, a następnie zdefiniować, z którego rejestru mają być odczytywane dane. Zgodnie z Rys. 6g., pozycję enkodera można odczytać z rejestru %ID 8, a prędkość z %ID 14. Podgląd zmiennej można wywołać przez wybranie przycisku Monitor All – sterownik przejdzie w tryb pracy.
KROK 4 – Zmiana parametrów enkodera
Wykorzystując interfejs IO-Link można zmienić wybrane parametry enkodera – rozdzielczość enkodera, kierunek zliczania impulsów, wartość PRESET i inne. Do zmiany tych parametrów, niezbędne będzie ponowne otwarcie narzędzia S7-PCT, następnie z listy po lewej stronie należy wybrać port, do którego podłączony jest enkoder (w tym przypadku [1] LK-MT) oraz przejść do zakładki Parametrs. Po skonfigurowaniu parametrów, należy wgrać je do urządzenia (przycisk Load with devices), a następnie, przy zamykaniu narzędzie S7-PCT zapisać konfigurację.
W tym przykładzie zmieniona została rozdzielczość (Total Resolution) na wartość 65535.0 – przy takiej konfiguracji, enkoder będzie zachowywał się jak enkoder jednoobrotowy.
KROK 5 – Funkcje PRESET i RESET
Wykorzystując interfejs IO-Link można wywołać funkcję PRESET (ustawienie pozycji enkodera do określonej wartości) oraz RESET (ustawienie pozycji enkodera do 0). Do ustawienia PRESET lub RESET, niezbędne będzie ponowne otwarcie narzędzia S7-PCT, następnie z listy po lewej stronie należy wybrać port, do którego podłączony jest enkoder (w tym przypadku [1] LK-MT) oraz przejść do zakładki Parametrs.
Funkcja RESET może być wywołana przyciskiem Reset position to ZERO – wówczas pozycja enkodera zostanie ustawiona na 0.
Po wpisaniu wartości w polu Preset, należy wgrać konfigurację przyciskiem Load with devices, następnie, gdy konfiguracja zostanie wgrana, ponownie przejść do zakładki Parameters i wywołać funkcję Preset przyciskiem Set position to PRESET value – wówczas pozycja enkodera zostanie ustawiona zgodnie ze zdefiniowaną wartością.
KROK 6 – Obsługa wejścia/wyjścia cyfrowego enkodera
Enkodery z serii UCD-LK00B posiadają konfigurowalne wejście/wyjście cyfrowe. Poniżej przedstawiono fragment dokumentacji technicznej enkodera – dla enkodera UCD-LK00B-1516-Y060-PRM wejście/wyjście cyfrowe jest powiązane z pinem 2.
Konfiguracja wejścia/wyjścia cyfrowego odbywa się z poziomu oprogramowania S7-PCT.
Pin 2 jako wejście cyfrowe
Jeśli pin 2 zostanie skonfigurowany jako wejście cyfrowe, może on pełnić rolę pinu wywołującego funkcję RESET lub PRESET – po podaniu stanu wysokiego na pin 2, pozycja enkodera zostanie ustawiona na 0 (RESET) lub inną zdefiniowaną wartość (PRESET). W celu ustawienia pinu 2 jako wejście cyfrowe, należy ustawić parametr Connector Pin 2 DI/DO Mode na DI – Digital Input oraz parametr Connector Pin 2 DI Mode na Reset lub Preset (w tym przypadku należy także zdefiniować wartość). Po ustawieniu odpowiednich parametrów należy wgrać konfigurację przyciskiem Load with devices.
Pin 2 jako wyjście cyfrowe
W celu ustawienia pinu 2 jako wyjście cyfrowe, należy ustawić parametr Connector Pin 2 DI/DO Mode na DO – Digital Output CAM 1.2, następnie w zakładce CAM Configuration -> CAM 1.2 ustawić sposób działania wyjścia cyfrowego. Zgodnie z konfiguracją przedstawioną na zrzucie poniżej, wyjście cyfrowe enkodera zadziała w sposób następujący:
Jeśli pozycja enkodera będzie w przedziale (Mode – Window) od 2000 (SP_Low) do 3000 (SP_High), na wyjściu cyfrowym enkodera (pin 2) pojawi się stan wysoki (Logic – High active).
Po ustawieniu odpowiednich parametrów należy wgrać konfigurację przyciskiem Load with devices.
