57
Универзитет у Крагујевцу ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАК ПРАКТИКУМ ФРЕКВЕНТНИ ПРЕТВАРАЧИ И СЕРВО КОНТРОЛЕРИ ATV320U02M2B Oвај практикум је један од излазних резултата пројекта ИееДигКомпИ4.0 Чачак, 2019.

ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

Универзитет у Крагујевцу

ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАК

ПРАКТИКУМ

ФРЕКВЕНТНИ ПРЕТВАРАЧИ И СЕРВО КОНТРОЛЕРИ

ATV320U02M2B Oвај практикум је један од излазних резултата пројекта ИееДигКомпИ4.0

Чачак, 2019.

Page 2: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

2

Sadržaj

1. Osnovni podaci ................................................................................................................................ 3

2. Povezivanje uređaja ........................................................................................................................ 4

2.1 Energetski priključci ...................................................................................................................... 4

2.2 Upravljački priključci ..................................................................................................................... 5

2.3 „Sink/Source“ prekidač (SW1) ...................................................................................................... 9

3. Funkcije i prolazak kroz meni ........................................................................................................ 10

3.1 Struktura glavnog menija ............................................................................................................ 11

4. Povezivanje sa računarom ............................................................................................................ 17

5. Upravljanje pretvaračem upotrebom softvera „SoMove“ ........................................................... 19

5.1 Uspostavljanje veze sa uređajem ................................................................................................ 20

5.2 Meni za upravljanje „Operate“ ................................................................................................... 22

5.3 Podešavanje parametara ............................................................................................................ 23

5.4 Monitoring prikaz ........................................................................................................................ 25

5.5 Prikaz osciloskopa „SCOPE“ ........................................................................................................ 26

6. Pozicioniranje asinhronog motora primenom histerezisnog komparatora .................................. 29

6.1 Histerezisni komparator .............................................................................................................. 29

7. PLC kontroler M241 ...................................................................................................................... 30

7.1 Softver SoMachine ...................................................................................................................... 31

7.2 CANopen protokol ...................................................................................................................... 31

8. Kreiranje aplikacije ........................................................................................................................ 32

8.1 Uspostavljanje komunikacije PLC-a sa ATV320 ........................................................................... 35

9. Realizacija projekta ....................................................................................................................... 38

9.1 Pozicioniranje asinhronog motora upotrebom histerezisnog komparatora ........................ 38

9.2 Regulacije pozicije primenom PID regulatora ............................................................................. 46

10. Operator Panel .......................................................................................................................... 47

10.1 Realizacija projekta na operator panelu ................................................................................... 48

Page 3: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

3

1. Osnovni podaci

U ovom praktikumu biće opisan frekventni pretvarač Altivar Machine

ATV320U02M2B proizvodjača Schneider Electric, koji se priključuje na monofazni napon

200...240V. Ovaj frekventni pretvarač je namenjen za upravljanje trofaznim asinhronim

motorima i sinhronim motorima sa stalnim magnetima naznačene snage 0,18 kW. Izgled

frekventnog pretvarača je na sledećoj slici.

Slika 1.1 Frekventni pretvarač ATV320U02M2B

Ulazne veličine energetskog napajanja uredjaja su:

• Nazivni napon napajanja: od 200 do 240 V (-15...10 %)

• Frekvencija napajanja: od 50 do 60 Hz (-5...5 %)

• Maksimalna ulazna struja: 3.1 A (pri 200 V) i 2.6 A (pri 240 V)

• Polazna struja: 9.6 A

• Prividna snaga: 0.6 kVA

Izlazne energetske veličine uredjaja su:

• Maksimalna tranzijentna struja: 2.3 A (u trajanju od 60 s)

Page 4: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

4

• Nominalna snaga motora: 0.18 kW (0.25 HP)

• Nominalna struja: 1.5 A

2. Povezivanje uređaja

2.1 Energetski priključci

Električna šema povezivanja frekventnog pretvarača sa električnom mrežom i asinhronim

motorom je na sledećoj slici.

Slika 2.1.1 Električna šema povezivanja

Sa donje strane frekventnog pretvarača može se videti pet priključaka a sa gornje tri energetska

priključka.

Page 5: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

5

Slika 2.1.2 Priključci na frekventnom pretvaraču

Priključci:

• R/L1, S/L2, T/L3 označavaju terminale gde se dovodi napon mreže

• U/T1, V/T2, W/T3 označavaju terminale gde se priključuje motor

• PBe i PB označavaju terminale gde priključujemo otpornik za kočenje

2.2 Upravljački priključci

Kada se otvori poklopac sa prednje strane mogu se videti upravljački priključci kao na slici

2.2.1.

Slika 2.2.1 Priključci ispod poklopca

Page 6: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

6

Značenje svakog terminala je dat je u sledećoj tabeli.

Priključak Funkcija I/O tip Električne osobine

R1A NO kontakt releja R1 O - Minimalna struja opteretivosti: 5

mA pri 24 VDC

- Maksimalna struja opteretivosti

pri čisto aktivnom opterećenju

(cos𝜑𝜑=1): 3A pri 250 VAC i 4A pri

30 VDC

- Maksimalna struja opteretivosti

pri induktivnom opterećenju

(cos𝜑𝜑=0,4 i L/R=7 ms): 2A pri 250

VAC i 30 VDC

-Vek trajanja: 100 000 operacija pri

maksimalnoj snazi prekidanja

R1B NC kontakt releja R1 O

R1C COM kontakt releja R1 O

COM Zajednička tačka analognog izlaza

i ulaza

I/O 0V

AQ1 Analogni naponski izlaz O Analogni izlaz koji se softverski

može podesiti za napon ili struju

- Analogni izlazni napon 0...10

VDC, minimalna impedansa

opterećenja 470 Ω

- Analogna izlazna struja X-Y mA

programirana u opsegu od 0...20

mA, maksimalna impedansa

opterećenja 800 Ω

- Vreme semplovanja 2 ms

- Rezolucija: 10 bita

- Preciznost: ±1% pri 25ºC ±10 ºC i

±2% za temperaturnu varijaciju od

60ºC

- Linearnost ±0,3%

COM Zajednička tačka analognog izlaza

i ulaza

I/O 0V

AI3 Analogni strujni ulaz I - Analogni ulaz 0-20 mA (ili 4-20

mA, X-20 mA, 20-Y mA). X i Y

Page 7: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

7

mogu biti programirani u opsegu 0

do 20 mA

- Impedansa 250 Ω

- Rezolucija: 10 bita

- Preciznost: ±0,5% pri 25ºC i

±0,7% za temperaturnu varijaciju

od 60ºC

- Linearnost ±0,2% (maks. ±0,5%)

od maksimalne vrednosti

- Vreme semplovanja 2 ms

AI2 Analogni naponski ulaz I - Bipolarni analogni ulaz 0 ± 10V

(maksimalni napon ±30V)

+ ili – polaritet napona na AI2 utiče

na smer obrtanja motora

- Impedansa 30 kΩ

- Rezolucija: 10 bita

- Preciznost: ±0,5% pri 25ºC i

±0,7% za temperaturnu varijaciju

od 60ºC

- Linearnost ±0,2% (maks. ±0,5%)

od maksimalne vrednosti

- Vreme semplovanja 2 ms

10V Interno napajanje za potenciometar O Interno napajanje za analogne ulaze

- +10V

- maksimalna struja 10mA

- tolerancija: 0...10%

AI1 Analogni naponski ulaz I Analogni ulaz: 0...+10V

- Impedansa 30 kΩ

- Rezolucija: 10 bita

- Preciznost: ±0,5% pri 25ºC i

±0,7% za temperaturnu varijaciju

od 60ºC

- Linearnost ±0,2% (maks. ±0,5%)

od maksimalne vrednosti

- Vreme semplovanja 2 ms

Page 8: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

8

COM Zajednička tačka analognog izlaza

i ulaza

I/O 0V

+24 Interno napajanje I/O ±24V DC

- maksimalna struja 100mA

- Tolerancija:-15...+20%

R2A

R2C

Programabilni relej sa NO

kontaktima

O - Minimalna struja opteretivosti: 5

mA pri 24 VDC

- Maksimalna struja opteretivosti

pri čisto aktivnom opterećenju

(cos𝜑𝜑=1): 5A pri 250V AC i 30

VDC

- Maksimalna struja opteretivosti

pri induktivnom opterećenju

(cos𝜑𝜑=0,4 i L/R=7 ms): 2A pri 250

VAC i 30 VDC

- Vreme osveženja: 2mS

-Vek trajanja:

• 100000 operacija pri

maksimalnoj snazi

prekidanja

• 1000000 operacija pri struji

opterećenja 500 mA pri

induktivnom opterećenju

58 VAC ili 30 VDC

STO STO (Safe Torque Off) ulaz za

bezbedonosnu funkciju

I 24V DC

- Impedansa 1,5 kΩ

P24 Izlazni napon za digitalne izlaze i

STO

O ±24V DC

- maksimalna struja 1,1 A

- Tolerancija:-15...+20%

DQ+

DQ-

Digitalni izlazi O Izlaz otvorenog kolektora može da

se podesi kao „sink“ ili „source“

koristeći prekidač SW1

- Vreme osveženja 2ms

-Maksimalni napon: 30 VDC

-Maksimalna struja: 100mA

Page 9: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

9

DI6

DI5

Digitalni ulazi I Ako su programirani kao logički

ulazi, istih karakteristika kao DI1

do DI4

- DI5 može biti programiran kao

impulsni ulaz 20 kpps (impulsa po

sekundi)

- DI6 se može koristiti kao PTC

koristeći SW2 prekidač

DI4

DI3

DI2

DI1

Digitalni ulazi I 4 programabilna logička ulaza koji

se mogu podesiti kao „sink“ ili

„source“ koristeći prekidač SW1

- +24V DC napajanje (maks. 30V)

- Stanje 0 ako <5 VDC, stanje 1 ako

>11 VDC (u „source“ modu)

- Stanje 0 ako >16 VDC, stanje 1

ako <10 VDC (u „sink“ modu)

- Vreme odziva 8 ms

PE Uzemljenje Zaštita uzemljenjem za brzu

komunikaciju

Tabela 2.1 Značenje terminala

2.3 „Sink/Source“ prekidač (SW1)

Prekidač SW1 koji se nalazi pored ovih priključaka koristi se za izbor načina rada logičkih

ulaza. Mogu se izabrati tri različita stanja:

1. Source (pozitivna logika) gde je zajednička tačka ovih logičkih ulaza +24V. Primer

povezivanja sa internim napajanjem i eksternim napajanjem dati su na sledećoj slici.

Page 10: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

10

2. Sink ext (negativna logika) gde je zajednička tačka COM a logička jedinica se dovodi

priključivanjem nekih od logičkih ulaza.

3. Sink int „plivajuća“ logika, pa zajednička tačka logičkih ulaza nema fiksnu vrednost

već zavisi od ulaza.

3. Funkcije i prolazak kroz meni

Slika 3.1 Prednja strana ATV320U02M2B

Page 11: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

11

Oznaka Opis

1 Izlazak iz menija ili parametara, ili poništavanje upisane vrednosti i povratak na

prethodnu zapamćenu vrednost

2 Povratak (okretanjem u suprotnom smeru od kazaljke na satu) ili odlazak

(okteranjem u smeru kazaljke na satu) na prethodni ili sledeći meni ili

parametar, uvećanje ili umanjivanje prikazane vrednosti

3 Ulazak u meni ili parametar, ili pamćenje prikazane vrednosti

A REF mod odabran (rEF-) (referenca brzine)

B MON mod odabran (MOn-) (monitoring)

C CONF mod odabran (COnF) (konfiguracija)

D Trenutni prikaz je vrednost parametra

E Trenutni prikaz je jedinica parametra

Tabela 3.1 Opis oznaka i tastera na frekventnom pretvaraču

3.1 Struktura glavnog menija

Slika 3.1.1 Struktura glavnog menija

Prolazak kroz meni obavljamo uz pomoć rotacionog enkodera (koji je zelene boje),

pritiskom tastera na enkoderu i ESC tastera. Za memorisanje podešene vrednosti potrebno je

pritisnuti taster na enkoderu i sačekati da vrednost na displeju zatreperi, u suprotnom podešena

vrednost neće biti sačuvana i na uredjaju će ostati prethodno podešena vrednost. Displej nam

pokazuje različite komande koje se desavaju u frekventnom pretvaraču i koje možemo da

Page 12: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

12

podešavamo. Uključivanjem uredjaja na displeju se prikazuje rdY (uredjaj spreman za rad)

ukoliko nema greške.

Pritiskom na taster enkodera se ulazi u glavni meni u kome se nalaze tri pod menija:

1) Referenca (REF)

2) Monitoring (MOn)

3) Konfiguracija (COnF)

U meniju rEF mozemo podesiti različite reference za podešavanje brzine. Imamo šest

opcija zadavanja reference a to su: AIV1, LFr, MFr, rPi, FrH i rPC. Jedan od primera je

kontrolisanje brzine pomoću potenciometra koji se dovodi na analogni ulaz. Aktiviranjem

opcije AIV1 i menjanjem vrednosti potenciometra, brzina nam se menja od 0 do 100%.

Slika 3.1.2 Povezivanje potenciometra za zadavanje reference brzine

Struktura organizacionog menija MOn je prikazana na sledećoj slici:

Page 13: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

13

Slika 3.1.3 Organizaciona struktura menija frekventnog pretvarača

U ovom meniju biramo vrednost koja će biti prikazana na displeju uredjaja.

Page 14: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

14

Nama najbitnija podešavanja se nalaze u pod meniju COnF. Ovde možemo podešavati

razne funkcije vezane za rad motora. Pre bilo kakvog rada potrebno je vratiti na fabrička

podešavanja (FCS). To se nalazi u ovom meniju i do njega dolazimo na sledeći način:

COnF→FCS→GFS→YES.

Da bi izvršili unošenje parametara asinhronog motora, neophodno je pristupiti

odgovarajućim funkcijama u meniju DCR. Potrebno je uneti vrednosti parametara koji su dati

na natpisnoj pločici motora (napon, frekvenciju, struju, faktor snage, brzinu obrtanja). Pored

navedenih vrednosti moramo imati informaciju o vrednosti otpora namotaja statora. Ova

vrednost se dobija aktiviranjem funkcije samopodešavanja (tun) za koju je neophodno uneti

veličine sa pločice motora. Za lociranje i unošenje parametara navedenih funkcija dolazi se na

sledeći način: COnF→FuLL→DCR→ASY. ASY označava parametre asinhronog motora, a u

ovom meniju su parametri koje treba podesiti:

• CoS – nazivni cosφ motora

• nCr – nazivna struja motora

• unS – nazivni napon motora

• FrS – nazivna frekvencija motora

• nSP – nazivna brzina motora

• tun – uključivanje samopodešavanja

Startovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim

podešavanjem definisano je da se logički ulaz DI1 koristi za pokretanje u jednom smeru, a DI2

za pokretanje u drugom smeru (jer je upravljanje 2-žično). Na slici 3.1.3 je prikazan dolazak

do podešavanja 2-žičnog ili 3-žičnog upravljanja.

Page 15: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

15

Slika 3.1.4 Podešavanje logike upravljanja

Kod 2-žičnog upravljanja zahtevi za start i stop su dati otvorenim ili zatvorenim stanjem

logičkih ulaza. Kod 3-žičnog upravljanja zahtevi za napred, nazad ili stop daju se impulsima

na logičke ulaze. Na slici 3.1.5 je prikazano povezivanje ovih logičkih ulaza.

Slika 3.1.5 2-žično i 3-žično povezivanje logičkih ulaza

Pored dovođenja napona na određeni logički ulaz, neophodno je definisati opseg

frekvencije (brzine obrtanja) motora. Ovaj opseg se definiše graničnim frekvencijama pri

minimalnom i maksimalnom naponu reference, a to su:

• LSP – minimalna frekvencija

• HSP – maksimalna frekvencija

Ove funkcije se nalaze u meniju Set (Settings) i podešavaju se na sledeći način:

COnF→FuLL→SEt→LSP (HSP)

Page 16: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

16

Direktnim priključivanjem asinhronog motora na nazivni napon i frekvenciju dolazi do

pojave velikih ubrzanja (struja) koja u velikom broju slučajeva nisu poželjna. Kao primer može

poslužiti pogon za pokretanje liftova, gde je potrebno ostvariti postepeno ubrzanje kako

korisnici lifta ne bi osetili nelagodnosti kod podizanja (osećaj „poletanja“) i kod spuštanja

(osećaj „propadanja“). Upotrebom različitih tipova rampi frekventnog pretvarača ova stanja se

mogu izbeći. Rampa predstavlja unapred definisan profil brzine i definisan je parametrima

vremena ubrzanja i vremena usporenja.

Da bi realizovali pogon sa dve rampe potrebno je aktivirati funkciju rampe:

COnF→FuLL→Fun→rPT→Lin (linearna), S, u i CuS (modifikovana) rampa. Preostaje

podešavanje sledećih parametara da bi se rampa ostvarila:

• ACC – trajanje rampe zaleta

• dEC – trajanje rampe zaustavljanja

• AC2 – trajanje druge rampe zaleta. Koristi se kod aplikacija kakve su liftovi i koje

zahtevaju polazak sa dva različita ubrzanja

• dE2 – trajanje druge rampe zaustavljanja

• Frt – Frekvencija pri kojoj dolazi do promene ubrzanja

Slika 3.1.6 Dijagram brzina za pogon sa dva ubrzanja i usporenja

Kompezaciju klizanja koristimo da kompezujemo klizanje pri vrednosti nazivne brzine

motora. Brzina data na natpisnoj pločici motora ne mora biti potpuno tačna. Ako je podešeno

klizanje manje od stvarnog, rotor motora se ne obrće pravilnom brzinom u ustaljenom stanju.

Ako je podešeno klizanje veće od stvarnog, motor je prekompezovan i brzina je nestabilna.

Parametru se može pristupiti na sledeći način: COnF→FuLL→drC→SLP.

Page 17: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

17

IR kompezacija se koristi za optimiziranje momenta pri niskim brzinama, a pristup

parametru je sledeći: COnF→FuLL→drC→uFr.

4. Povezivanje sa računarom

Altivar ATV320U02M2B podržava dva komunikaciona protokola, a to su Modbus i

CANOpen. Ovi protokoli se koriste u komunikaciji prilikom konfigurisanja parametara,

podešavanja, kontrole i monitoringa rada samog uređaja. Pri komunikaciji sa računarom

korišćen je Modbus protokol.

Frekventni pretvarač je povezan sa računarom prema topologiji magistrale putem

RS485 linije veze. Pošto računar ne poseduje ugrađen RS485 interfejs, korišćen je serijski

RS232/RS485 konvertor. Ovi konvertori se mogu koristiti u industrijskom okruženju.

Upotrebom ovakvih konvertora ostvarujemo veću brzinu prenosa, veće rastojanje i broj

uređaja.

Slika 4.1 Upotrebljeni konvertor DC 232/422-485

Potrebno je obezbediti dodatno napajanje konvertoru (od 7 do 32 VDC). Konvertor se

povezuje na računar standardnim serijskim kablom (muški DB9 ka konvertoru, ženski DB9 ka

računaru). Preko kleme se povezuje odgovarajućim kablom sa muškim RJ45 konektorom koji

ide u frekventni pretvarač (prikaz povezivanja je na slici 4.2) . Namena priključka RJ45 je da

se uređaji, koristeći odgovarajuće protokole, povežu sa drugim uredjajima kao što su PLC,

frekventni pretvarač, servo kontroler, PC, operator panel...

Standardni RS232 koristi sledeće pinove: 1. RXD, 2. TXD, 3. RTS, 6. CTS. Standard

RS485 koristi sledeće pinove: 4. D1 i 5. D0. Pinovi 7. Power Supply i 8. Common koriste se

samo ako slave uređaj nema sopstveno napajanje što ovde nije slučaj.

Page 18: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

18

Slika 4.2 Raspored pinova na priključku RJ45 frekventnog pretvarača i povezivanje

konvertora

Page 19: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

19

5. Upravljanje pretvaračem upotrebom softvera „SoMove“

Program „SoMove“ se koristi za konfiguraciju i monitoring frekventnih pretvarača i

servo kontrolera za električni motore u windows okruženju. Sa ovim programom je

jednostavnije i brže podesiti parametre na uređaju. Ovaj program omogućava:

• Definisanje uređaja

• Upravljanje i prikazivanje odgovarajućih podešavanja i komunikacionih parametara

• Pripremanje konfiguracionog fajla u offline modu

• Podešavanje i prenošenje konfiguracionih fajlova

• Povezivanje sa kontrolisanim uredjajem u cilju upravljanja njime, podešavanje i

nadgledanje njegovog rada

Početni prozor ovog programa je prikazan na sledećoj slici.

Slika 5.1 Početni prozor programa „SoMove“

Na početnoj strani su ponuđene prečice opcija za upravljanje kontrolerom, numerisane

su i u nastavku detaljnije opisane.

1) Kreiranje konfiguracionog fajla unapred određenog uređaja, koji se može sačuvati

radi kasnije upotrebe. U ovom slučaju ne postoji veza sa uređajem.

Page 20: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

20

2) Omogućava otvaranje postojećeg konfiguracionog fajla snimljenog na računaru. U

ovom slučaju ne postoji veza sa uređajem.

3) Dobijaju se podešavanja priključnog uređaja na računar, koji ostaje povezan tokom

čitavog rada u programu. Postoji stalna veza sa uređajem.

4) Dobijaju se podešavanja priključnog uređaja na računar.

5) Vrši se prebacivanje konfiguracionog fajla na priključeni uređaj, sa postojećeg

projekta snimljenog na računar.

6) Izvršava se testiranje povezanosti između računara i uređaja. U ovom slučaju nismo

povezani sa uređajem.

7) Omogućava razmenu konfiguracionih fajlova konvertovanjem u kompatibilne

formate.

8) Omogućava nam da konvertujemo i koristimo konfiguracioni fajl jednog uredjaja

na drugom uređaju.

9) Pomoć u radu sa aplikacijom

5.1 Uspostavljanje veze sa uređajem

Kada smo povezali uređaj sa računarom potrebno je pritisnuti opciju „Connect“ i u

ovom prozoru možemo odabrati kojim komunikacionim protokolom smo povezali uređaj i

računar. Nakon toga pritegnemo u levom donjem uglu „Scan Network“ i program traži

priključene uređaje. Odaberemo pronađeni frekventni pretvarač i povežemo se na uređaj.

Slika 5.1.1 Skeniranje i povezivanje na uredjaj

Page 21: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

21

Kao i kod svih Windows aplikacija, i ovde je softver sa grafičkim okruženjem datim u

vidu prozora. Glavni prozor sadrži meni bar, bar sa prečicama.

Slika 5.1.2 Glavni meni bar

Pre početka rada i na kraju rada moramo ostvariti konekciju na sledeći način: u meni

baru nalazi nam se opcija „Communication“ u kome uspostavljamo konekciju („Connect to

Device“) i prekidamo konekciju („Disconnect from Device“). Kada uspostavimo konekciju

sa uređajem, izgled padajućeg menija izgleda na slici 5.1.3.

Slika 5.1.3 Uspostavljena konekcija sa uređajem

Kartica „My Device“ nam pokazuje parametara našeg uređaja.

Page 22: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

22

Slika 5.1.4 Kartica „My Device“

5.2 Meni za upravljanje „Operate“

Ova katrtica nam pruža mogućnost upravljanja uređajem, pristup i menjanje pojedinih

parametara koji su nam najpotrebniji za trenutni rad sa uređajem. U ovoj kartici možemo pratiti

neke parametre poput: izlazne frekvencije, brzinu motora, napon motora, snagu motora itd.

Slika 5.2.1 Meni za upravljanje

Page 23: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

23

Testiranje nekog pogona se može izvesti jednostavnim zadavanjem komandi iz samog

softvera i za to se koristi panel koji se nalazi na dnu korisničkog interfejsa. Izgled panela je na

slici 5.2.2.

Slika 5.2.2 Aktiviranje i pokretanje motora

Ovaj panel se koristi za neposredno (direktno upravljanje) uređajem. Na komandnom

panelu mogu se izdvojiti sledeća funkcionalna polja:

• Command - koristi za aktiviranje komandnog panela i omogućavanje slanja svih

naredbi prema uredjaju. Sadrži jedan „prekidač“ sa dva stanja: Inactive – neaktivan i

Active – aktivan panel.

• Rotation - izbor smera obrtanja osovine motora. „Prekidač“ ima dva položaja:

Forward – smer napred i Reverse - smer nazad.

• Frequency reference -funkcija za zadavanje referentne frekvencije obrtanja rotora

motora. Frekvencije je moguće zadavati na dva načina, koristeći klizač ili unosom

vrednosti u numerčko polje. Vrednost LSP (Low speed) i HSP (High speed)

predstavljaju granične vrednosti u kojima se može menjati frekvencija.

• Run - služi za pokretanje osovine motora.

• Fault detection – ukoliko ima trenutne greške, ona će biti ispisana u vidu od tri slova

da bi se poklapala sa statusom na displeju uredjaja.

• Reset -omogućava resetovanje poslednje greške ali samo ako je greška otklonjena.

• Status - prikazuje izvršno stanje (Ready označava da je uredjaj spreman)

5.3 Podešavanje parametara

Meni za parametre sadrži sledeće podmenije:

Page 24: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

24

Slika 5.3.1 Parametri urejdaja

„Simply start“ ova grupa sadrži parametre vezane za nominalne veličine motora, rampu

ubrzanja i usporenja, maksimalnu i minimalnu frekvenciju motora itd..

„Settings“ objedinjuje sve parametre vezane za ubrzanje motora, termičku zaštitu, petlje

brzine, detekciju prekoračenja, optimizaciju u pogledu vrste upravljanja itd.

„Motor Control“ u ovoj grupi možemo podesiti parametre poput IR kompenzacije,

kompenzacije klizanja itd.

„Inputs/Outputs cfg“ u ovoj grupi podešavamo ulazne i izlazne upravljačke signale.

„Command“ sadrži parametre vezane za kontrolu i upravljanje uređaja.

„Function blocks“

„Application funct.“ Sadrži sve funkcije koje podržava uređaj, tu spadaju sumiranje više

reference, lagani hod motora (JOG), podešavanje polaznih i zaustavnih rampi po tipu i trajanju,

ograničavanje struje motora itd.

„Fault management“ je grupa namenjena za monitoring i upravljanje greškama. Ovde

se može podesiti ponašanje uređaja u slučaju nastanka greške, po pitanju resetovanja,

zaustavljanja motora itd.

„Communication“ sadrži podatke o komunikaciji. Na slici 5.3.2 su prikazana ova

podešavanja.

Page 25: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

25

Slika 5.3.2 Podešavanje komunikacije frekventnog pretvarača

5.4 Monitoring prikaz

Monitoring je prikaz namenjen monitoringu rada uređaja. Ovaj prikaz ima izgled kao

na slici 5.4.1.

Slika 5.4.1 Prikaz Monitoring

Prilikom praćenja rada nekog pogona često je od velikog značaja pratiti neke vitalne

parametre, kao što su brzina, struja, snaga, temperatura. Frekventni pretvarač kao elektronski

uređaj poseduje strujne, naponske i temperaturne senzore, tako da je moguće ove veličine i

pratiti neposredno čitajući ih iz samog uređaja.

Page 26: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

26

Prikaz je podeljen u dva dela, levi sadrži listu parametara, a desni površinu za prikaz

parametara. Na listi odaberemo parametar koji želimo da pratimo, levim klikom ga obeležimo

i na desnoj strani na sivoj površini ga postavimo. Vrednosti nam mogu biti prikazane kao na

digitalnom ili kao na analognom instrumentu.

5.5 Prikaz osciloskopa „SCOPE“

Osciloskop se koristi za prikaz i snimanje dijagrama neke vrednosti (napona, struje,

frekvencije...) koje se dešavaju u određenom vremenskom intervalu i u toku nekih prelaznih

režima.

Slika 5.5.1 Prikaz Scope

Na levoj strani se nalaze kartice: Channels, Trigger, Settings.

U kartici „Channels“ biramo signale koje želimo da prikažemo. Kada kliknemo na žuti

plus, otvara se prozor sa ponuđenim signalima. Izabrali smo izlaznu frekvenciju iz uređaja

(predstavljena crvenom bojom), napon motora (plava boja) i moment motora (zelena boja).

Page 27: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

27

Slika 5.5.2 Biranje parametara koje želimo da prikažemo na „Scope-u“

„Trigger“ kartica omogućava okidanje u cilju određivanja trenutka početka snimanja.

Ovo je naročito upotrebljivo kada je potrebno snimiti ponašanje mašine nakon neke promene

(npr. posmatrati da li je prilikom zaleta U/f=const.). Potrebno je podesiti koji će signal svojom

promenom okinuti snimanje (za svaki signal su drugačija podešavanja okidača). Odabrana je

izlazna frekvencija, pa je bitno podesiti kao na slici 5.5.3. „Level H“ i „Level L“ se podešavaju

kada će da počne snimanje i kada će da se završi.

Slika 5.5.3 Podešavanje „Trigger“-a

Page 28: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

28

Kartica „Settings“ omogućuje direktno podešavanje nekih od parametara (vreme

ubrzanja i usporenja, minimalna i maksimalna brzina...) a da se pri tom ne mora vraćati na

karticu „Operate“.

Slika 5.5.4 Kartica „Settings“

Dopunjeni bar sa prečicama koji se nalazi iznad grafičkog prikaza signala sledećeg je

izgleda:

Slika 5.5.5 Bar sa prečicama

Neke od ikonica su: omogućavanje uključenja i isključenja kartica Channels, Trigger,

Setings; uvoz/izvoz podataka iz/u Exel fajl; čuvanje grafikona kao slike; uvećavanje i

umanjivanje pojedinih delova grafikona itd. Ispod ovog bara se nalazi ikonice za Play i Stop

snimanja, a prikaz pored je trenutno stanje trigera. Za početak snimanja klikne se na ikonicu

Play, a pokretanje pogona na Run u komandnoj kartici.

Slika 5.5.6 Snimljena karakteristika zaletanja i zaustavljanja motora (U,M,f=f(t))

Page 29: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

29

6. Pozicioniranje asinhronog motora primenom

histerezisnog komparatora

Za realizaciju projekta korišćen je PLC kontroler M241 tipa TM241CEC24T/U

Schneider Electric i frekventni pretvarač Altivar 320 tipa ATV320U02M2B firme Schneider

Electric.

Za ostvarivanje upravljanja asinhronim motorom frekventni pretvarač je povezan sa

PLC kontrolerom komunikacijom preko CANopen protokola.

Pomoću softvera SoMachine ostvareno je upravljanje asinhronim motorom

histerezisnim komparatorom.

6.1 Histerezisni komparator

Ovakav način pozicioniranja je često zastupljen u industriji kada nije potrebna velika tačnost

pri pozicioniranju. Pomeranje sistema se vrši u odnosu na trenutnu poziciju prema zadatoj

poziciji. Sistem kreće većom brzinom ka zadatoj poziciji. Kada se dostigne određeni procenat

pozicije tada se brzina smanjuje i započinje fino postizanje pozicije. U trenutku kada pozicija

uđe u granice zadate histerezisom, šalje se signal za isključenje frekventnom pretvaraču čime

se i motor zaustavlja.

Slika 6.1.1 Prikaz histerezisnog komparatora sa dva nivoa

Page 30: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

30

7. PLC kontroler M241

PLC (Programabilni logički kontroler) je element automatizovanog sistema, koji na

osnovu prihvaćenih ulaznih signala sa ulaznih uređaja, po određenom programu, formira

izlazne signale sa kojima upravlja izlaznim uređajima.

PLC su industrijski računari čiji su hardver i softver posebno prilagođeni radu u

industrijskim uslovima, a koji se mogu lako programirati i ugrađivati u postojeće industrijske

sisteme. Algoritam po kom radi je jednostavan za korišćenje i lako je vršiti izmene na njemu.

PLC predstavlja digitalni računar koji radi prema sledećem ciklusu:

1. Čitanje ulaznih promenljivih

2. Obrada i izvršavanje programskog koda

3. Promena stanja određenih izlaza

Za potrebe ovog projektnog zadatka korišćen je PLC M241 kontroler tipa

TM241CEC24T/U firme Schneider Electric. Na slici 7.1 dat je njegov izgled.

Slika 7.1 Izgled PLC kontrolera

Povezivanje kontrolera vrši se preko USB porta.

Page 31: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

31

7.1 Softver SoMachine

SoMachine je softverski paket firme Schneider Electric koji predstavlja integrisano

okruženje za programiranje PLC kontrolera, HMI panela, frekventnih pretvarača i servo

kontrolera. SoMachine sadrži šest programskih jezika prema standardu IEC61131-3:

- Sequential Function Chart (SFC),

- Ladder Diagram (LD),

- Function Block Diagram (FBD),

- Structured Text (ST) ,

- Instruction List (IL) i

- Continuous Function Chart (CFC)

Softver koji je korišćen u realizaciji projekta je SoMachine 4.1.

7.2 CANopen protokol

CANopen je originalno razvijan za primenu u aplikacijama koje upravljaju

kretanjem, tj. za najkompleksniju oblast industrijske automatizacije. Prednosti CANopen

protokola su jednostavnost realizacije, visoka pouzdanost i izuzetno kratko vreme reagovanja.

Pored toga, CANopen ima veoma kratko vreme oporavka nakon detektovane greške u prenosu.

CANopen protokol vrši segmentaciju velikih poruka u osmobajtne pakete i šalje ih, paket po

paket, u okviru poruke dužine 111 bitova. To omogućava da poruka većeg prioriteta uvek

prekine prenos velike poruke nakon što se prenos jednog paketa završi. Prenos preostalih

paketa će biti nastavljen čim mreža ponovo postane slobodna.

Ovi specifično dizajnirani upravljački komunikacioni sistemi se koriste kod zahteva

za visoke preciznosti u sinhronizaciji baš kao na štamparskim mašinama, alatničarskim

mašinama, mašinama za pakovanje ili na robotima.

Page 32: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

32

8. Kreiranje aplikacije

Nakon pokretanja softvera prvi prozor koji se otvara izgleda kao na slici 8.1.

Novi projekti se pokreću tako što prvo izaberete New Project, a zatim odaberete metod

koji želite da koristite za pokretanje projekta. Izabrati Empty Project, dati ime projekta i

potvrditi na dugme Create Project.

Slika 8.1 Dodela imena projektu

Kada je projekat kreiran, SoMachine će prikazati prozor radnog toka projekta:

Slika 8.2 Prozor radnog toka

Kliknite na karticu Properties, zatim dodajte svoje ime i prikazane informacije.

Page 33: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

33

Nakon otvaranja postojećeg projekta ili pokretanja novog projekta, prvi ekran koji se

vidi je ekran rada. Ekran rada prikazuje grafički prikaz celog otvorenog projekta. Konfiguraciju

PLC-a ili nekog drugog kontrolera koji koristimo najpre moramo dodeliti nasem projektu

odabirom bloka pod imenom Configuration. Klikom na Manage devices otvara nam se katalog

uređaja. Odaberemo nas uređaj i dodelimo projektu.

Slika 8.3 Selektovanje PLC kontrolera

I potom kliknite OK.

Otvorite Logic Builder da biste kreirali programiranje aplikacija i dovršili detaljnu

konfiguraciju.

Page 34: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

34

Slika 8.4 Izgled prvog ulaska u program

Device Tree se koristi za konfigurisanje hardvera trenutnog kontrolera. U prikazanom

primeru, prikazuje se kontroler TM241CEC24T/U. Ovaj kontroler ima Ethernet, dve serijske

linije i CANopen Master port koji mora biti konfiguriran ako se želi koristiti. I / O Mapiranje

varijabli kao i HSC brojače i generatore impulse koji se takođe mogu konfigurisati.

Slika 8.5 Konfiguraciona kartica

Page 35: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

35

8.1 Uspostavljanje komunikacije PLC-a sa ATV320

Pre konfigurisanja vratiti parametre frekventnog pretvarača na fabrička podešavanja :

Da biste upravljali pogonom pomoću CANopen mastera, izaberite CANopen kao

aktivni kanal za naredbe:

Izaberite CANopen adresu u meniju:

Morate ponovo pokrenuti uređaj da biste uzeli u obzir modifikovane parametre koji

su povezani sa CANopen-om.

Sledeći korak je konfiguracija CANopen mastera preko SoMachine.

U Device Tree pronaći CAN_1(CANopen bus), kliknuti desnim klikom na njega i

izabrati Add device.

Page 36: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

36

Slika 8.1.1 Dodavanje Frekventnog pretvarača

Nakon sto izaberete uređaj kliknite Add Device.

Sada otvorite karticu CAN_1 (CANopen bus) dvoklikom. Potrebno je podesiti parametre

komunikacije kao sto su podešeni na frekventnom pretvaraču.

Kada se otvori kartica CAN_1 otići na potkarticu CANbus i podesiti Baudrate na vrednost

500000. Nakon toga dvoklikom otvoriti uređaj koji je dodat na CANopen 1, odnosno u ovom slučaju,

Altivar 320, ući na potkaricu CANopet Remote Device i podesiti parametar NodeID na vednost 2.

Na ovaj način je uspostavljena komunikacija između PLC kontrolera i frekventnog

pretvarača.

Page 37: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

37

Slika 8.1.2 Podešavanje “Baudrate”

Slika 8.1.3 Podešavanje adrese frekventnog pretvarača

Page 38: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

38

9. Realizacija projekta

9.1 Pozicioniranje asinhronog motora upotrebom histerezisnog

komparatora

Na početku realizacije bilo kog projekta u softeru SoMachine savetuje se definisanje

imena svih digitalnih ulaza povezanih na PLC kontroler. Iz menija Device Tree otvoriti karticu

DI(Digital Inputs), u pod kartici I/O Mapping se nalazi lista svih digitalnih ulaza (8 brzih,

brojačkih ulaza i 6 sporih). Imena se definišu na sledeći način: Ix_element_funkcija. Ovaj

način definisanja imena je najpraktičniji jer će programer naknadno biti u mogućnosti da lako

menja određene delove koda poznavajući ulogu svake promenljive, njen digitalni ulaz na

kontroleru i o kom elementu je reč.

Slika 9.1.1 Dodeljivanje imena digitalnim ulazima

Nakon prvog koraka u kom su definisani svi digitalni ulaza, drugi korak je kreiranje novog

Program Organization Unit (POU), kao na slici 9.1.2.

Page 39: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

39

Slika 9.1.2 Kreiranje POU

Prvi deo programa Frekventni_pretvarač odnosi se na kontrolu frekventnog pretvarača i dat

je na slici 9.1.3.

Funkcionalni blok MC_Power_vfd služi za pokretanje frekventnog pretvarača. Na ulaz

Axis se dovodi model frekventnog pretvarača (Altivar_320), a preklopka sa digitalnog ulaza I8 na

ulazu Enable za aktiviranje frekventnog pretvarača. Izlaz Status daje informaciju o stanju frekventnog

pretvarača (uključen/isključen) i izlaz Error daje informaciju o postojanju greške.

Funkcionalni blok MC_Reset_vfd služi za resetovanje frekventnog u slučaju pojavljivanja

greške. Na ulaz Axis se dovodi model frekventnog pretvarača (Altivar_320). Pritiskom tastera Reset

greške sa digitalnog ulaza I5 koji je doveden na ulazu Execute resetuje frekventi pretvarač. Izlaz Done

daje logičku 1 po obavljenom resetu, izlaz Busy o trenutnom trajanju operacije resetovanja i izlaz Error

daje informaciju o postojanju greške.

Page 40: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

40

Funkcionalni blok MC_MoveVelocity_vfd nam služi za kontrolu brzine motora. Na ulaz

Axis se dovodi model frekventnog pretvarača (Altivar_320). Rastuća ivica na ulazu Execute prilikom

delovanja na taster sa ulaza I10 pokreće frekventi pretvarač po brzini podešenoj na ulazu Velocity,

odnosno vrednost dodeljena promenljivoj Brzina_VFD11. Izlaz InVelocity daje informaciju da li je

brzina dostignuta, izlaz Busy daje informaciju da je postizanje referentne brzine u toku, izlaz

CommandAborted daje informaciju da je poništena komanda i izlaz Error daje informaciju o greški.

Funkcionalni blok MC_Stop_VFD omogućava zaustavljanje frekventnog pretvarača. Na

ulaz Axis se dovodi model frekventnog pretvarača (Altivar_320). Delovanje na taster I4 na ulazu

Execute zaustavlja frekventni pretvarač. Izlaz Done daje informaciju o obavljenom zaustavljanju, izlaz

Busy daje infromaciju ukoliko zaustavljanje ne može da se izvršava trenutno i izlaz Error daje

informaciju ukoliko dođe do greške i zaustavljanje se ne izvrši.

Slika 9.1.3 Kreiranje funkcionalnih blok dijagrama za pokretanje motora

Page 41: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

41

Funkcionalni blok MC_Jog_vfd služi za upravljanje asinhronim motorom po brzini. Na

ulaz Axis se dovodi model frekventnog pretvarača. Logička 1 na ulazu Forward (u desno) ili Backward

(u levo) pokreće motor po brzini definisanoj na ulazu Velocity. Izlaz Done daje logičku 1 po

obavljenom resetu, izlaz Busy o trenutnom radu motora, izlaz CommandAborted da je poništena

komanda i izlaz Error daje informaciju o postojanju greške.

Iznad funkcionalnog bloka MC_Jog_vfd je deo koda, kao na slici 9.1.4. koji odredjuje uslov

pojavljivanja logičke jedinice na ulazima Forward i Backward.

Slika 9.1.4 Blok dijagram za upravljanje motora napred I nazad

Napravljen je jos jedan funkcionalni blok za upravljanje brzinom MC_MoveVelocity_0 na

čiji ulaz Execute je doveden taster sa digitalnog ulaza I3, a na ulaz Velocity druga promenljiva za

zadavanje brzine Brzina_VFD.

Page 42: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

42

Slika 9.1.5 Blok dijagram “MoveVelocity”

Po zahtevanom startu motora, delovanjem na taster sa ulaza I3, sa referentnom pozicijom

(promenljiva “Zadata pozicija”) program omogućava da se motor do određene pozicije kreće većom

brzinom (Brzina_VFD), a zatim manjom brzinom zadatom promenljivom “Brzina_pozic” kako bi se

dobila manja greška u postizanju referentne pozicije. Trenutna pozicija se očitava sa enkodera, čiji

program je napisan u programskoj jedinici “Enkoder”, koja će kasnije biti prikazana. Ova promenljiva

je definisana kao globalna promenljiva, kako bi bila vidljiva i iz programa POU

“Frekventni_pretvarač”.

Slika 9.1.6 Histerezisni komparator

Na narednoj slici prikazan je način na koji je izvedeno izračunavanje promenljivih Param3,

param4, param5 i param6. To je urađeno samo zbog lakšeg daljeg pisanja koda.

Page 43: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

43

Slika 9.1.7

Funkcionalni blok MC_MoveVelocity_pozicioniranje odredjuje uslov pod kojim će

frekventni pretvarač Altivar 320 za reference brzine dobiti vrednost brzine dodeljenu promenljivoj

Brzina_pozic, kao što je prikazano na slici 9.1.8.

Slika 9.1.8 Funkcionalni blok za pozicioniranje

Poslednaj linija koda u POU Frekventni_pretvarač predstavlja funkcionalni blok

MC_Kočenje_vfd, odnosno funkcionalni blok za zaustavljanje motora, kao I uslov pod kojim će se na

Page 44: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

44

ulazu Execute pojaviti logička jedinica. Zapravo, kada motor pređe određeni deo zadate pozicije i uđe

u zonu od nekoliko (na primer 10-20%) procenata u odnosu na zadatu poziciju on će smanjiti svoju

brzinu na vrednost dodeljenu promenljivoj Brzina_pozic. Nakon što tom manjoj brzinom pređe

određeni procenat preostalog puta do Zadata_pozicija (na primer 80-90%), on će početi da koči i

zaustaviće se.

Slika 9.1.9 Logika upravljanja po poziciji

Druga programska jedinica koju pravimo je “Enkoder”. U tom program pozivamo

funkcionalni blok HscMainDualPhase_2. Na izlazu CurrentValue dobijamo informaciju o trenutnoj

poziciji motora. Značenje ostalih ulaza i izlaza je predstavljeno na slici 9.1.10.

Page 45: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

45

Slika 9.1.10 Funkcionalni blok enkodera

Na slici iznad dat je izgled funkcionalnog bloka HscMainDualPhase_2.

Kako bi se u programu iskoristio broj impulsa sa enkodera potrebno je pozvati HSC blok.

On se nalazi u opciji Counters u stablu programa. Podešavanje enkodera je izvršeno kao na narednoj

slici.

Slika 9.1.11 Podešavanje enkodera

Page 46: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

46

9.2 Regulacije pozicije primenom PID regulatora PID regulator ima tri podesiva parametra: pojačanje Kp, integralnu vremensku

konstantu Ti i konstantu diferenciranja Td. Prisustvo proporcionalnog, integralnog i

diferencijalnog dejstva u ovom regulatoru omugućuje dobijanje željenih performansi kao što

su: stabilnost, brzina reagovanja, tačnost rada i vreme trajanja prelaznog procesa. Na slici 9.2.1

može se videti blok šema PID regulatora, a na slici 9.2.2 je prikazana jednačina koja opisuje

upravljanje PID regulatora.

Slika 9.2.1 Blok šema PID regulatora.

Slika 9.2.2 Jednačina PID regulatora.

Za realizaciju ovog dela projekta napravljen je novi POU pod nazivom “Regulacija“.

U POU „Regulacija“ pozivamo funkcionalni blok PID.

Slika 9.2.3 Funkcionalni blok PID

Page 47: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

47

Na ACTUAL dovodimo trenutnu poziciju sa enkodera. SET_POINT služi da podesimo

poziciju koju želimo da motor dostigne. Kp, Tn i Td su parametri regulatora i preko njih se

podešava brzina odziva. Y-MIN i Y_MAX su minimalna i maksimalna podešena brzina motora. Y

je izlaz iz PID regulatora i on nam diktira brzinu kada motor dostigne zadatu poziciju.

Slika 9.2.4 Definisanje promenljivih

10. Operator Panel

Namena operato panel-a, HMI (Human Machine Interface), je da omogući nadzor i

upravljanje radom nekog sistema. Operato panel omogućava zadavanje parametara, različitih

modova rada i slično. Proizvodjač operator panela koji je korišćen pri realizaciji projekta je

Schneider Electric, tipa Magelis STU 855. Za komunikaciju sa PLC-om koristi se Modbus

komunikacija. Napon napajanja panela je 24 VDC. Izgled panela je na sledećoj slici.

Slika 10.1 Izgled operator panela

Brojevi na slici označavaju sledeće konektore:

Page 48: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

48

1) Napajanje

2) Ethernet interfejs za konekciju sa PLC-om

3) RJ45 konektor za konekcije Rs-232 ili RS485

4) USB konektor

10.1 Realizacija projekta na operator panelu

Potrebno je dodati operator panel projektu, a to je moguće realizovati tako što odemo u

početni prozor, kliknemo na Configuration i Menage devices. Otvoriće nam se prozor kao na

slici 10.1.1 u kome odaberemo potreban uredjaj, ili više njih ako koristimo i dodamo ga.

Slika 10.1.1 Dodavanje operator panela u programu

U programu SoMachine se moraju obezbediti da generisane globalne promenjive budu

vidljive u Vijeo Desinger-u. Moguće je izvršiti na dva načina:

• Prvi način je da odaberemo koje promenjive će nam biti vidljive. Nakom

obezbedjivanja globalnih promenjivih da budu vidljive, u programu Vijeo Frame

importujemo ih tako što desnim klikom na karticu Variables otvaramo prozor u kome

treba izabrati opciju Import Variables From SoMachine.

• Drugi način je imenovanje promenjivih (dodeljivanje adrese) koje pozivamo u

programu Vijeo Frame. Na slici 10.1.2 je prikazano kako treba napisati da bi se

imenovala neka promenjiva.

Page 49: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

49

Slika 10.1.2 Dodeljivanje adrese promenjivih

Kada smo dodelili adrese globalnim promenjivim u programu SoMachine, protrebno je

povezati promenjive u programu Vijeo Frame. U prozoru Navigator, pod imemom Variables,

kreiramo promenjive koje izvršavaju odredjene funkcije a treba da budu prikazane na displeju

operator panela. Klikom na opciju New Variables otvara nam se prozor kao na slici 10.1.3. U

delu Variable Name dodeljujemo ime promenjive. Data Type služi da podesimo tip

promenjive, moramo uslkaditi sa promenjivim iz programa SoMachine. ScanGroup

podešavamo da bude u skladu sa komunikacionim protokolom sa operator panelom. Device

Address je glavno podešavanje promenjive. Deo gde piše Address podesimo u skladu sa tipom

promenjive, a Offset je broj koji se izračunava tako da bude dva puta veći od podešenog broja

u SoMachine i oduzme se 1 pa se taj broj upise u ovom mestu (primer: SoMachine: AT

%MD1005: DINT, Vijeo Frame: %MD2009). Ako je promenjiva BOOL u delu Bit odaberemo

broj koji je posle tačke (primer: SoMachine: AT %MX64.0: BOOL, Vijeo Frame: %MW64.0).

Page 50: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

50

Slika 10.1.3 Kreiranje promenjive i podešavanje adrese

Na slici 10.1.4 prikazane su kreirane promenjive i promenjive koje smo omogućili da

budu vidljive u programu Vijeo Frame.

Slika 10.1.4 Izgled kreiranih promenjivih

Potrebno je podesiti parametre komunikacije izmedju operator panela i PLC-a. U

programu Vijeo Frame, desnim klikom na IO Manager dodajemo ModbusEquipment01.

Slika 10.1.5 Podešavanje komunikacije

Podešavanje ModbusEquipment01 možemo videti na slici 10.1.6.

Page 51: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

51

Slika 10.1.6 Podešavanje ModbusEquipment01

Zatim dvoklikom na HMIS5T na vrhu prozora Navigator-a otvara se prozor u kome se

može definisati način prenošenja programa na operator panel (opcija Download), koji panel će

biti Initial Panel ID (ID početnog panel) i Target IP Address koja je podešena kao na slici

10.1.7.

Slika 10.1.7 Generalna podešavanja

Page 52: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

52

Da bi kreirali panel potrebno je u prozoru Navigator, da kliknemo levim klikom na

Base Panels i New Panel. Možemo kreirati koliko hoćemo panela, samo je potrebno definisati

taster koji obezbedjuje ulazak ili izlazak iz odredjenog panela.

Tekst možemo dodati tako što u Toolbar-u kliknemo na ikonicu Text i obeležimo

kursorom na panelu gde želimo da nam se tekst nalazi i postavimo ga. Nakon postavljanja

otvara nam se prozor kao na slici 10.1.8 u kome napišemo šta želimo da nam bude prikazano

na displeju, podesimo font i veličinu.

Slika 10.1.8 Dodavanje teksta

Prekidač dodajemo na isti način kao i tekst, samo umesto ikonice za teks kliknemo na

ikonicu Switch. Postavimo prekidač gde želimo i otvara nam se prozor za podešavanja

prekidača (slika 10.1.9). U delu Mode možemo odabrati da li će prekidač biti sa lampicom ili

ne. When Touch nam služi da podesimo izvršne operacije prekidača (prelazak sa jednog na

drugi panel, da li će prekidač da se ponaša kao NC ili NO taster kada se pritisne itd.). Color

služi za definisanje boja prekidača. U meniju Label podešavamo da li će na prekidaču da bude

ispisan tekst ili ne. Kada odaberemo jednu od izvršnih operacija prekidača, u opciji Destination

moramo dodeliti promenjivu za koju ga vezujemo. Na ovaj način smo izvršili sva podešavanja

prekidača na palenu.

Page 53: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

53

Slika 10.1.9 Podešavanje prekidača

Prikaz i upisa parametara na panelu je moguće tako što kliknemo na ikonicu Numeric

Display. Postavimo kursorom gde želimo da nam bude prikazana vrednost i autnomtski se

otvara prozor kao na slici 10.1.10. U delu Variable potrebno je odabrati promenjivu koja se

ispisuje ili upisuje u datom displeju. Da bi omogućili upisivanje promenjive, u kartici Input

Mode, čekiramo Enable Input Mode.

Page 54: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

54

Slika 10.1.10 Podešavanje numeričkog prikaza

Na slici 10.1.11 mogu se videti promenjive koje smo definisali u opciji Variables i koje

se dodeljuju odgovarajućim tasterima, numeričkim indikacijama itd.

Page 55: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

55

Slika 10.1.11 Lista promenjivih

Dodavanje grafičkog prikaza je moguće koristeći opciju Trend. Kada kliknemo na ovu

opciju, potrebno je postaviti grafik na panel. Da bismo mogli pratiti neke promenljive na

grafiku potrebno je desnim klikom na opciju Data Logging, koja se nalazi u prozoru Navigator,

napraviti novu LoggingGroup01. Dodati promenljive koje smo prethodno u opciji Variables

omogućili da budu dostupne Data Logging. Na slici 10.1.12 je prikaz kako treba da izgleda

kada se dodaju promenljive.

Slika 10.1.12 Dodavanje promenjivih u LoggingGroup01

Page 56: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

56

Kada su dodate promenljive u Data Logging, potrebno je povezati ih sa grafikom. U

prozoru Property Inspector (slika 10.1.13), mora se omogućiti Channel1 (ili više kanala u

zavisnosti od broja promenljivih koje pratimo) i u opciji Variable povezati sa promenljivom.

Potrebno je izvršiti neke od podešavanja poput RangeSettings koje služi da podesimo vrednost

po vertikalnoj osi, TimeAxisScale služi za podešavanje po horizontalnoj osi itd.

Slika 10.1.13 Podešavanje prikaza promenjivih

Praćenjem prethodno opisanih instrukcija kreirani paneli izgledaju kao na sledećim

slikama.

Slika 10.1.14 Početni izgled panela

Page 57: ФАКУЛТЕТ ТЕХНИЧКИХ НАУКА ЧАЧАКStartovanje motora se izvršava aktiviranjem odgovarajućih logičkih ulaza. Fabričkim podešavanjem de finisano je da se

57

Slika 10.1.15 Izgled interfejsa za PID regulaciju

Slika 10.1.16 Izgled grafika

Nakon završetka rada na panelu potrebno je proveriti ispravnost panela dugmetom

Validate Target (označeno sa 1 na slici 10.1.17). Ako program ne pokazuje greške u Vijeo

Frame-u, onda je potrebno odraditi Build Target (označeno sa 2). Zatim se panel može preneti

na realan operator panel dugmetom Download Target (označeno sa 3). Takodje je potrebno

logovati se i pokrenuti aplikaciju u SoMachine.

Slika 10.1.17 Ikonice za odredjene fukcije