Parametryzacja falownika Lenze i550 z PLC Siemens S7-1200

Parametryzacja falownika Lenze i550 z poziomu sterownika PLC Siemens S7-1200 to umiejętność, która oszczędza dziesiątki godzin pracy serwisu. Zamiast jechać na obiekt z laptopem za każdym razem, gdy trzeba przestawić parametry pod nowy silnik, wystarczy raz zaimplementować kanał parametryczny między przemiennikiem a sterownikiem. Wtedy wszystkie potrzebne nastawy wyrzucasz na panel HMI, a zmiany wprowadza już służba utrzymania ruchu, bez znajomości oprogramowania narzędziowego napędu.

W tym wpisie pokazujemy krok po kroku, jak połączyć falownik Lenze i550 ze sterownikiem Siemens SIMATIC S7-1200 po sieci PROFINET, jak skonfigurować napęd z poziomu programu PLC i jak odczytywać oraz zapisywać parametry z panelu operatorskiego. Materiał powstał we współpracy z firmą Lenze.

Po co parametryzować falownik Lenze i550 z poziomu PLC?

Klasyczny scenariusz wygląda tak: szef zleca przeprogramowanie falownika pod nowy silnik, który właśnie zamontowano na maszynie. Jeśli masz zdalny dostęp do obiektu, sprawa zajmuje dwie godziny. Jeśli nie, pakujesz interfejsy do auta i jedziesz 500 km, żeby podpiąć się pod napęd narzędziem serwisowym.

Druga droga jest prostsza. Skoro sterownik i tak komunikuje się z przemiennikiem po PROFINET, możesz dołożyć drugi, acykliczny kanał komunikacyjny służący do odczytu i zapisu parametrów. Najważniejsze nastawy, na przykład dane silnika, prądy znamionowe czy rampy, lądują na panelu HMI. Reparametryzację przeprowadza wtedy operator lub utrzymanie ruchu, bez wyjazdu i bez oprogramowania narzędziowego na laptopie.

Dlaczego warto wdrożyć kanał parametryczny

• Mniej wyjazdów serwisowych, bo zmiana nastaw odbywa się z poziomu panelu na maszynie.
• Szybsza wymiana silnika, gdyż komplet parametrów wgrywasz jednym ekranem HMI.
• Diagnostyka pod ręką, czyli odczyt napięcia szyny DC, obciążenia silnika i statusu napędu.
• Mniejsze ryzyko błędu, ponieważ operator korzysta z gotowych, opisanych pól, a nie z surowej listy parametrów.
• Standaryzacja, bo ten sam program PLC i te same bloki funkcyjne działają na całej flocie napędów Lenze serii i500.

Co przygotować: sprzęt i pliki konfiguracyjne

Na naszym stanowisku bohaterem jest przemiennik Lenze i550 z interfejsem PROFINET, połączony ze sterownikiem Siemens S7-1200 (CPU 1212C) pełniącym rolę PROFINET IO Controller. W tej samej sieci pracuje panel HMI Siemens z serii Comfort TP700. Całość budujemy w środowisku TIA Portal.

Zanim zaczniesz programowanie, pobierz dwa zestawy plików ze strony producenta:

1. Pliki GSDML do opisu urządzenia PROFINET (sekcja Pobierz pliki, opisy urządzeń, PROFINET GSDML). Standardowo w bibliotece TIA Portal nie znajdziesz falownika Lenze, więc plik GSDML trzeba zainstalować ręcznie.
2. Biblioteki z blokami funkcyjnymi dla sterowników Siemens (paczka z przykładowymi projektami dla serii i500, w wersji dla S7-1200). To z nich pochodzą gotowe bloki do sterowania i do komunikacji parametrycznej.

Konfiguracja przemiennika Lenze i550 w TIA Portal krok po kroku

1. Zainstaluj plik GSDML w TIA Portal i dodaj falownik i550 do widoku sieci, a następnie połącz go ze sterownikiem S7-1200 w sieci PROFINET.
2. Wczytaj globalną bibliotekę Lenze i wybierz wersję bloków dla S7-1200. Jeśli biblioteka jest w starszej wersji (na przykład V16), przeprowadź upgrade do wersji Twojego projektu.
3. Skopiuj bloki funkcyjne z zakładki Master Copies. Folder L_Drive Control Basic zawiera bloki do sterowania napędem, a folder L_Drive Communication bloki do acyklicznego odczytu i zapisu parametrów.
4. Użyj bloku actuatorSpeed (w naszym przykładzie wersja 2.2), aby sterować przemiennikiem i550: załączenie napędu, zadawanie częstotliwości, tryb JOG oraz rozszerzona diagnostyka.
5. Wywołaj bloki w cyklicznym OB, w którym implementujesz logikę sterowania. Wymiana słowa sterującego i słowa statusowego przebiega po telegramie standardowym, w zasadzie bez ingerencji programisty.

Jeśli sieć PROFINET jest dla Ciebie nowym tematem, zajrzyj najpierw do wpisu PROFINET IO: podstawy, interfejs sieciowy, budowa i konfiguracja sieci, gdzie tłumaczymy zasady adresacji i konfiguracji.

Kanał parametryczny: odczyt i zapis parametrów

Telegram standardowy przenosi tylko słowo sterujące, słowo statusowe i wartość zadaną. Aby sięgnąć po pozostałe nastawy napędu, potrzebujesz kanału parametrycznego. Realizują go dwa bloki: ReadDriveParameter do odczytu oraz WriteDriveParameter do zapisu.

Oba działają jak typowe bloki execute. Konfigurujesz blok, podajesz stan wysoki na wejście execute, czekasz kilka cykli PLC, aż komunikacja się odbędzie, a stan wysoki na wyjściu Done oznacza, że otrzymałeś odpowiedź z zawartością parametru. Dostępne są też standardowe wyjścia diagnostyczne.

Adres parametru znajdziesz w dokumentacji przemiennika lub na liście parametrów w oprogramowaniu narzędziowym EASY Starter. Parametr podajesz jako indeks i subindeks. Przykładowo dane silnika spod listy parametrów standardowych odczytamy z indeksu 0x2C01 i subindeksu 004. Pamiętaj, że ta komunikacja ma niski priorytet, więc odczyt kilku parametrów może potrwać od sekundy do nawet kilku sekund, a każdy parametr wymaga osobnego zapytania.

Sterowanie i parametryzacja z panelu HMI TP700

Na panelu HMI budujemy ekran z zestawieniem parametrów silnika. Po stronie operatora wygląda to prosto:

1. Blok ReadDriveParameter odczytuje aktualne wartości z napędu, a panel aktualizuje je asynchronicznie po sekundzie lub dwóch.
2. Operator kopiuje bieżące parametry do zestawu roboczego, który zaraz zostanie wgrany do przemiennika.
3. Po zmianie wartości na panelu blok WriteDriveParameter zapisuje nowe nastawy do falownika.

W ten sposób pełna parametryzacja przemiennika częstotliwości odbywa się z poziomu panelu, bez podłączania komputera serwisowego. To dokładnie ten kanał komunikacyjny, o którym mówiliśmy na wstępie. Podobne podejście do integracji i550 z innym sterownikiem pokazaliśmy we wpisie Integracja falownika Lenze i550 z dowolnym PLC: sprawdźmy Beckhoff po EtherCAT.

Telegram standardowy a kanał parametryczny

Cecha	Telegram standardowy	Kanał parametryczny
Co przenosi	słowo sterujące, statusowe, wartość zadana	dowolny parametr po indeksie i subindeksie
Czas wymiany	cykliczny, szybki	acykliczny, niski priorytet, do kilku sekund
Bloki	actuatorSpeed	ReadDriveParameter, WriteDriveParameter
Zastosowanie	bieżące sterowanie napędem	konfiguracja i parametryzacja napędu

Oba mechanizmy się uzupełniają. Sterowanie ruchem realizujesz telegramem standardowym, a rzadsze operacje konfiguracyjne kanałem parametrycznym.

Najczęstsze problemy

• Brak falownika w katalogu TIA Portal, gdy nie zainstalowano pliku GSDML w odpowiedniej wersji.
• Niezgodna wersja biblioteki bloków, kiedy pobrana paczka jest w starszej wersji niż projekt, co wymaga upgrade.
• Blok ReadDriveParameter nie zwraca Done, jeśli za wcześnie czytasz wynik i nie odczekano kilku cykli PLC.
• Zły indeks lub subindeks, przez co odczytujesz inny parametr niż zamierzony. Zawsze weryfikuj adres w dokumentacji lub EASY Starter.
• Wolny odczyt wielu parametrów, ponieważ każdy parametr to osobne zapytanie o niskim priorytecie.

FAQ

Czym jest kanał parametryczny w falowniku Lenze i550?

To acykliczny mechanizm komunikacji po PROFINET, który pozwala odczytywać i zapisywać dowolne parametry napędu po indeksie i subindeksie, niezależnie od cyklicznego telegramu sterującego.

Czy do parametryzacji Lenze i550 potrzebny jest EASY Starter?

Tak, ale do konfiguracji samego przemiennika. EASY Starter służy do pierwszego skonfigurowania falownika oraz do sprawdzenia listy parametrów i ich adresów (indeks, subindeks). Natomiast do samej parametryzacji z poziomu PLC i panelu HMI nie jest już potrzebny, bo nastawy odczytujesz i zapisujesz blokami ReadDriveParameter oraz WriteDriveParameter.

Jakie bloki funkcyjne Lenze są potrzebne na S7-1200?

Do sterowania używamy bloku actuatorSpeed, a do komunikacji parametrycznej bloków ReadDriveParameter i WriteDriveParameter z bibliotek Lenze dla S7-1200.

Skąd pobrać pliki GSDML i biblioteki dla i550?

Ze strony producenta, z sekcji plików do prac inżynieryjnych. Potrzebny jest plik GSDML dla PROFINET oraz paczka bibliotek z blokami funkcyjnymi dla sterowników Siemens.

Podsumowanie

Parametryzacja falownika Lenze i550 z PLC Siemens S7-1200 sprowadza się do trzech kroków: konfiguracji napędu po PROFINET z użyciem pliku GSDML i bloku actuatorSpeed, wdrożenia kanału parametrycznego blokami ReadDriveParameter oraz WriteDriveParameter, a na końcu wystawienia parametrów na panel HMI TP700. Efekt to napęd, który Twój zespół utrzymania ruchu przestawi z poziomu maszyny, bez wyjazdu serwisowego i bez dodatkowego oprogramowania. Pełną dokumentację przemiennika znajdziesz na stronie produktowej Lenze i550.

O autorze