Współpraca sterownika PLC Siemens S7-1200 z enkoderem POSITAL UCD-EIC1B / OCD-EIC1B

Modele z serii UCD-EIC1B i OCD-EIC1B to zaktualizowana linia enkoderów wyposażonych w interfejs PROFINET. PROFINET jest to otwarty standard komunikacyjny, bardzo popularny w automatyce przemysłowej. W poniższym wpisie zostanie przedstawione jak połączyć enkoder POSITAL z serii UCD-EIC1B / OCD-EIC1B ze sterownikiem PLC Siemens S7-1200 oraz wykonać podstawowe operacje (odczyt pozycji i prędkości oraz wpisywanie wartości Preset) z poziomu sterownika.

Na potrzeby tego poradnika wykorzystano enkoder UCD-EIC1B-1213-Y060-PAM oraz sterownik PLC Siemens S7-1200 1211C DC/DC/DC. Poniższy poradnik sprawdzi się również z innymi enkoderami UCD-EIC1B lub OCD-EIC1B dostępnymi a naszym magazynie:

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

Sterowniki PLC Siemens S7-1200 wyposażone są w co najmniej jeden port komunikacyjny PROFINET/Ethernet (RJ45), który służy zarówno do programowania sterownika, jak i podłączenia innych urządzeń (np. enkoderów). W celu zachowania możliwości programowania, monitorowania wartości w czasie rzeczywistym oraz podłączenia enkodera, zalecamy połączenie enkodera, sterownika PLC i komputera z oprogramowaniem TIA Portal przez standardowy switch Ethernet.

Na rysunku poniżej przedstawiono schemat połączenia enkodera POSITAL UCD-EIC1B-1213-Y060-PAM do sterownika PLC. Enkoder może być zasilony bezpośrednio z  wyjścia zasilacza czujników 24 VDC, w które wyposażony jest sterownik S7-1200.

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

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.

Dodawanie pliku konfiguracyjnego (GSD) enkodera

Producent enkodera przygotował specjalny plik konfiguracyjny GSD, który określa szczegóły dotyczące komunikacji między enkoderem, a sterownikiem. Pliki GSD dla enkoderów Posital z interfejsem PROFINET dostępne są na stronie producenta (posital.com), w sekcji pobierz pod nazwą Plik Konfiguracyjny.

Z zakładki Options w oknie głównym programu TIA Portal należy wybrać opcję Manage general station description files (GSD).

Następnie wystarczy wskazać ścieżkę do folderu z wypakowanym plikiem konfiguracyjnym, pobranym ze strony. Folder powinien zawierać dwa pliki (graficzny .bmp oraz plik z rozszerzeniem .xml). Zatwierdzić przyciskiem Install.

Dodawanie enkodera do projektu

Kolejnym krokiem jest dodanie enkodera do projektu. W tym celu należy przejść do widoku Network View i w katalogu dostępnych urządzeń po prawej stronie ekranu odnaleźć grupę enkoderów XCD. Następnie zaznaczyć urządzenie i przeciągnąć na wolne pole obok obiektu sterownika PLC.

Przypisanie enkodera do sterownika PLC

Po dodaniu enkodera do projektu należy przypisać go jako urządzenie podrzędne sterownika PLC. Należy kliknąć odnośnik Not assigned, a następnie z listy dostępnych opcji wybrać interfejs PROFINET sterownika, do którego podłączony jest enkoder.

Wybór odpowiedniego telegramu

Do korzystania z podstawowych funkcjonalności enkodera (odczyt pozycji, prędkości, funkcja preset), Użytkownik może skorzystać z uproszczonego Telegramu 860.

Poniżej przedstawiono fragment dokumentacji opisujący dane zawarte w telegramie 860.

Dodatkowo producent przygotował także telegram 862, który oprócz danych zawartych w telegramie 860, pozwala także na odczyt przyspieszenia oraz temperatury.

W celu określenia telegramu, który będzie wykorzystywany w projekcie należy przejść do widoku Device view, z listy dostępnych urządzeń wybrać enkoder (encoder [XCD]), a następnie z katalogu (Hardware catalog) wybrać odpowiedni telegram – w tym przypadku telegram Encoder Telegram 860, PZD2/4 i przeciągnąć blok w wolne miejsce.

Kompilacja i wgrywanie projektu

Po przygotowaniu projektu można go zapisać, skompilować a następnie pobrać do sterownika PLC. W tym celu należy wybrać ikonę kompilacji. 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.

KROK 3 – Zmiana ustawień enkodera

Wybrane parametry enkodera (np. jednostka pomiaru prędkości, kierunek zliczania impulsów, skalowanie) można skonfigurować z poziomu programu TIA Portal. Po przejściu do widoku Device view, należy prawym przyciskiem myszy wybrać Module Access Point, a następnie Properties. W dolnej części programu zostanie otwarte okno z właściwościami. Po zmianie ustawień enkodra niezbędne jest ponowne skompilowanie i pobranie projektu do sterownika PLC.

KROK 4 – Skalowanie enkodera do rozdzielczości 1213

Korzystając z widoku Device view, jak w Kroku 3 można zmienić wyskalowanie enkodera. Parametry skalowania Scaling: Measuring units per Revolution oraz Scaling: Total measuring range, dotyczące programowej zmiany rozdzielczości, mają zastosowanie w przypadku, gdy parametr Scaling function control zostanie ustawiony na enable. W tym przypadku zmieniono wyskalowanie enkodera na 12 bit liczby obrotów oraz 13 bit impulsów na obrót. Zatem parametr Scaling: Measuring units per Revolution należy ustawić na 4096 (2¹²), a parametr Scaling: Total measuring range na 33554432 (2¹²⁺¹³, czyli 2²⁵)  Po zmianie ustawień enkodra niezbędne jest ponowne skompilowanie i pobranie projektu do sterownika PLC.

KROK 5 – Odczyt pozycji i prędkości

Dobrym narzędziem do szybkiego odczytania pozycji i/lub prędkości mierzonej przez enkoder lub wpisywanie wartości Preset jest Force Table.

Odczyt wartości odbywa się z adresów zgodnie z tabelą na Rys. 11 lub Rys. 12. Przed uruchomieniem podglądu należy pamiętać o włączeniu rozszerzonego widoku podglądu (2).

KROK 6 – Zadawanie wartości Preset

W celu wpisania wartości Preset do pamięci enkodera można także posłużyć się narzędziem Force Table. Wartość Preset powinna być wpisywana do adresu %QD1 (zgodnie z tabelami na Rys. 11 lub Rys. 12).

W tym przykładzie pozycja po wpisaniu wartości Preset do pamięci enkodera zostanie ustawiona na 0.

Po wybraniu przycisku Force all (2), Użytkownik zostanie zapytany o potwierdzenie.

Pliki do pobrania