Współpraca sterownika PLC Siemens S7-1200 z enkoderem POSITAL UTD-IPH00

Enkodery POSITAL z serii UTD-IPH00 (lub kompatybilnej, starszej generacji UCD-IPH00) to grupa programowalnych enkoderów inkrementalnych z wyjściem w standardzie Push-Pull (HTL) lub RS422 (TTL). W poniższym wpisie zostanie przedstawione jak połączyć enkoder POSITAL z serii UTD-IPH00 ze sterownikiem PLC Siemens S7-1200. 

Na potrzeby tego poradnika wykorzystano enkoder UTD-IPH00-XXXXX-Y060-PRQ oraz sterownik PLC Siemens S7-1200 1211C DC/DC/DC. W celu podłączenia urządzenia z interfejsem inkrementalnym do sterownika PLC, zalecane jest zastosowanie wbudowanych w sterownik S7-1200 szybkich liczników (high-speed counters – HSC). Szybkie liczniki wykorzystywane są do zliczania zdarzeń (np. zliczanie impulsów z enkodera), które występują częściej, niż częstotliwości wywoływania cyklu programu.

KROK 1 – Połączenie sterownika PLC z enkoderem

Na rysunku poniżej przedstawiono schemat połączenia enkodera POSITAL UTD-IPH00-XXXXX-Y060-PRQ do sterownika PLC. Enkoder może być zasilony bezpośrednio z  wyjścia zasilacza czujników 24 VDC, w które wyposażony jest sterownik S7-1200. W celu eliminacji zakłóceń, pin 1M należy do masy wyjścia zasilacza czujników 24 VDC. Kanały /A, /B oraz /Z enkodera można pozostawić niepodłączone. 

Przedstawiona kolorystyka dotyczy wyłącznie przewodu Cx,x-POS-M12-xPIN-F-A-A-SH, w przypadku zastosowania innego przewodu, należy skorzystać z opisu przedstawionego w tabeli poniżej.

Tabela 1. Opis wyprowadzeń enkodera UTD-IPH00-XXXXX-Y060-PRQ.

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.

Konfiguracja szybkich liczników (HSC)

Aby skonfigurować szybkie liczniki w sterowniku Siemens S7-1200 należy przejść do ustawień sterownika (wybrać prawym przyciskiem myszy na nazwie sterownika -> Properties). Po otwarciu okna właściwości, przejść do zakładki HSC1.

Szybki licznik HSC1 można włączyć zaznaczając opcję Enable this high speed counter. Następnie należy określić typ licznika (funkcja zliczania, licznik sygnałów A i B –  Rys. 4b.), do jakich wejść sterownika są podłączone sygnały A i B enkodera (Rys. 4c.) oraz pod jakim adresem ma być przechowywany wynik zliczania (Rys. 4d.).

Dodatkowo trzeba skonfigurować sposób działania wejść cyfrowych sterownika, do których podłączone są kanały A oraz B enkodera. Pozostając w oknie właściwości sterownika, należy przejść do zakładki DI 6/DQ 4, a następnie rozwinąć opcję Digital Inputs (wejścia cyfrowe) oraz wybrać odpowiedni czas obsługi sygnałów wejściowych sterownika – w tym przykładzie ustawiono 1.6 μs dla kanału 0 (sygnał A) oraz 1.6 μs dla kanały 0 (sygnał B). Zbyt duży czas obsługi sygnału może doprowadzić do „gubienia impulsów” przez sterownik.

KROK 3 – Odczyt zliczonych impulsów

Narzędzie Watch tables

Podgląd wartości zliczonych impulsów jest możliwy z wykorzystaniem narzędzia Watch tables. Adresem, który należy monitorować jest, zgodnie z ustawieniami z poprzedniego kroku (Rys. 4d.) – %ID1000.

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.

Podgląd mierzonych wartości

 Po skompilowaniu i wgraniu projektu wystarczy włączyć opcje monitorowania.

KROK 4 – Zliczanie liczby obrotów

Program do zliczania liczby obrotów

W tym przykładzie wykorzystany został enkoder, którego rozdzielczość (impulsy na obrót) została zaprogramowana na 1024. Zatem, by uzyskać liczbę obrotów wystarczy podzielić liczbę zliczonych impulsów przez rozdzielczość. Warto uprzednio przygotować tag pozwalający na przechowywanie wyniku dzielenia.

Następnym krokiem jest przygotowanie programu pozwalającego na zliczanie liczby obrotów. Wykorzystany zostanie do tego domyślnie utworzony blok Main [OB1]. W programie głównym należy dodać blok operacji dzielenia (DIV), w którym liczba impulsów (adres %ID1000) zostanie podzielona przez stałą 1024 (rozdzielczość enkodera). Wynik będzie przechowywany pod adresem %ID1004.

Podgląd mierzonych wartości

Po skompilowaniu i wgraniu projektu wystarczy włączyć opcje monitorowania.

KROK 5 – Pomiar prędkości

Program do obliczania prędkości (RPM)

W celu wykonania pomiaru prędkości (w obrotach na minutę) należy zmodyfikować ustawienia szybkiego licznika HSC1 i zmienić jego tryb zliczania na Frequency.

Następnie należy przygotować tabelę z tagami, w której umieszczone zostaną zmienne niezbędne do wykonywanych kalkulacji.

Poniżej przedstawiono program do obliczania prędkości w obrotach na minutę. Zmienna zawierająca aktualną liczbę impulsów jest na początku konwertowana (przy pomocy bloku CONV) na wartość zmiennoprzecinkową. Następnie ta wartość jest dzielona przez 1024 (rozdzielczość enkodera) oraz mnożona przez 60 (ilość sekund w minucie). Chwilowa wartość prędkości (w obrotach na minutę) jest przechowywana w tagu Prędkość (RPM).

Podgląd mierzonych wartości

Po skompilowaniu i wgraniu projektu wystarczy włączyć opcje monitorowania.

Pliki do pobrania