TB2-8/x PROFIBUS DP Slave

Transkript

1 PROGRAMÁTORSKÝ POPIS A KONFIGURACE Měřicí a komunikační jednotka pro indukčnostní snímače s interface PROFIBUS DP Slave Vydání

2 PROGRAMÁTORSKÝ POPIS Koncepce měřicí jednotky TB2-8/x Měřicí jednotka sestává z měřicí a komunikační sekce. Měřicí sekce je modulární. Je možno osadit jednu až čtyři měřicí moduly (karty). Každý modul obsluhuje vždy 2 snímače a dává Přenášená data Z měřicí jednotky (DP Slave) se předává do nadřízené jednotky (DP Master) 32 byte dat, opačným směrem se komunikují 2 byte. Oba přenosy jsou konfigurovány jako CONSISTENT, čili datová pole jsou vždy přenášena vcelku k dispozici dva binární vstupní signály a dva výstupní. Základem komunikační sekce je komunikační koprocesor PROFIBUS DP, který může pracovat pouze v módu Slave. v jedné komunikační relaci. Relativní adresy jsou vztaženy k umístění těchto PROFIBUS vstupů a výstupů v paměti nadřazené jednotky DP Master, viz popis v kap. KONFIGURACE CPU SIMATIC 300, krok 9. Relativní adresa Mnemo označení Význam Vstup adr. I-CONTROL hand-shake bity komunikace +00B +01B CONFIG1 instalované moduly a vzorkovací frekvence +02B CONFIG2 mapa připojených snímačů +03B BIN INPUTS aktuální stav binárních vstupů na TB2-8/x +04B T0-2 údaj snímače v kanálu CH0 - nejvyšší byte +05B T byte +06B T0-0 - nejnižší byte +07B T1-2 údaj snímače v kanálu CH1 - nejvyšší byte +08B T byte +09B T1-0 - nejnižší byte +10B T2-2 údaj snímače v kanálu CH2 - nejvyšší byte +11B T byte +12B T2-0 - nejnižší byte +13B T3-2 údaj snímače v kanálu CH3 - nejvyšší byte +14B T byte +15B T3-0 - nejnižší byte +16B T4-2 údaj snímače v kanálu CH4 - nejvyšší byte +17B T byte +18B T4-0 - nejnižší byte +19B T5-2 údaj snímače v kanálu CH5 - nejvyšší byte +20B T byte +21B T5-0 - nejnižší byte +22B T6-2 údaj snímače v kanálu CH6 - nejvyšší byte +23B T byte +24B T6-0 - nejnižší byte +25B T7-2 údaj snímače v kanálu CH7 - nejvyšší byte +26B T byte +27B T7-0 - nejnižší byte +28B Reserve +29B Reserve +30B Reserve +31B Reserve Obr 1. Popis dat přenášených z měřicí jednotky do DP Master Relativní adresa Mnemo označení Význam výst. adr. +00B O-CONTROL hand-shake bity komunikace +01B BIN OUTPUTS nastavení binárních výstupů pro TB2-8/x Obr 2. Popis dat přenášených z DP Master do měřicí jednotky

3 Významy vstupních dat do DP Master I-CONTROL, PI adresa: +00B, hand-shake bity komunikace bit 7: Příznak platnosti přeneseného bloku 32B vstupních dat. 1=vstupní data platná, 0=vstupní data neplatná bit 6: Příznak platnosti dat snímačů a stavu binárních vstupů. Tento bit ošetřuje situaci, kdy se komunikuje, ale dočasně neměří. Např. během přepínání vzorkovací frekvence a resetu měřicí jednotky jsou sice formálně přenášena posledně pořízená data snímačů, vynulovaný bit 6 však informuje, že již nejsou aktuální a platná. 1=data snímačů a bin vstupů platná, 0=data snímačů a bin vstupů neplatná bity 5-4: Příznak provádění povelu přepnutí vzorkovací frekvence. 11=probíhá přepnutí vzorkovací frekvence a reset jednotky neměří se bity 3 až 0: bez významu CONFIG1, adresa: +01B, instalované moduly a vzorkovací frekvence bit 7: bez významu. bity 6-5-4: aktuální vzorkovací frekvence Hz Hz Hz Hz bit : jednotka obsahuje 1 měřicí modul (TB2-8/2), možno připojit 2 snímače a k dispozici jsou 2 binární vstupy a 2 výstupy jednotka obsahuje 2 měřicí moduly (TB2-8/4), možno připojit 4 snímače a k dispozici jsou 4 binární vstupy a 4 výstupy jednotka obsahuje 3 měřicí moduly (TB2-8/6), možno připojit 6 snímačů a k dispozici je 6 binárních vstupů a 6 výstupů jednotka obsahuje 4 měřicí moduly (TB2-8/8), možno připojit 8 snímačů a k dispozici je 8 binárních vstupů a 8 výstupů CONFIG2, adresa: +02B, mapa připojených snímačů CH7 modul4 CH6 modul4 CH5 modul3 CH4 modul3 CH3 modul2 CH2 modul2 CH1 modul1 CH0 modul1 BIN INPUTS, adresa: +03B, aktuální stav binárních vstupů I7 modul4 I6 modul4 I5 modul3 I4 modul3 I3 modul2 I2 modul2 I1 modul1 I0 modul1 DATA SNÍMAČŮ, adresa: od +04B do +27B Aktuální údaj každého snímače je komunikován jako 24-bitové (3 byte) číslo v pevné čárce. Znaménko je vyjádřeno binárním doplňkem. Číslo vyjadřuje okamžitou polohu měřicího dotyku vůči elektrické nule snímače. Rozlišení údaje (hodnota nejnižšího bitu) je jedna setina mikrometru, neboli

4 10-5 mm. Nejvýznamnější byte je uložen na nejnižší adrese trojice bytů. Příklad (HEX): 03 A8 7E = * 10-5 = mm. Příklad (HEX): FE 49 5A = * 10-5 = mm. (Pozn: binární doplněk = jednotkový doplněk +1, jednotkový doplněk = inverze binárního vyjádření nebo rozdíl vůči FF FF FF, např. FF FF FF FE 49 5A = 01 B6 A5). Zpracování údaje snímače na milimetry v pohyblivé řádové čárce se s ohledem na instrukční soubor PLC jednotky obvykle provede s použitím typu DWORD: 1. rozšířit 3 byte údaj na 4 byte DWORD. Je-li nejvyšší bit 24-bitového údaje nastaven, bude mít rozšiřující byte hodnotu FF (záporný údaj), v opačném případě 00. Příklad (HEX): 03 A8 7E -> A8 7E (DWORD Simatic) FE 49 5A -> FF FE 49 5A 2. záporný údaj ošetřit binárním doplňkem 3. převést na typ REAL (a zohlednit znaménko) 4. vynásobit 10-5 Na pozicích nepřipojených snímačů se komunikují fixní nuly. Významy výstupních dat z DP Master O-CONTROL, PQ adresa: +00B, hand-shake bity komunikace bit 7: Příznak platnosti přenášeného bloku 2B výstupních dat. 1=výstupní data platná, 0=výstupní data neplatná bit 6: Příkaz k provedení povelu. Je implementován jeden povel reset měřicí jednotky s přepnutím vzorkovací frekvence. 1=proveď povel specifikovaný bity 3-0 bit 5-4: bez významu bity : specifikace vzorkovací frekvence pro povel resetu s přepnutím frekvence: Hz Hz Hz Hz BIN OUTPUTS, adresa: +01B, aktuální stav binárních výstupů pro měřicí jednotku Q7 modul4 Q6 modul4 Q5 modul3 Q4 modul3 Q3 modul2 Q2 modul2 Q1 modul1 Q0 modul1 Programová obsluha přepnutí vzorkovací frekvence 1. zkontrolovat, zda bit I-CONTROL.5 je vynulován, čili že povel není rozpracován 2. vystavit O-CONTROL se specifikací povelu, např. pro přepnutí na 100Hz kde: bit 7: tato data platná bit 6: proveď tento povel bity 5-4: bez významu bity : požadavek na 100Hz 3. počkat, až bit I-CONTROL.5 bude nastaven, tj. jednotka začala povel provádět 4. počkat, až bit I-CONTROL.5 bude opět vynulován, tj. povel byl dokončen a ihned vysadit O-CONTROL na standardních zkontrolovat bity 6-4 v CONFIG1, zda aktuální frekvence akceptovala požadavek

5 Vysvětlivky k časové odezvě měřicí jednotky Jednotka měří periodicky se zvolenou vzorkovací frekvencí ( Hz). Měřicí princip je integrační, výsledkem je střední hodnota polohy snímače za vzorkovací periodu. Po uplynutí každé vzorkovací periody je k dispozici sada aktuálních údajů všech snímačů. V tomto okamžiku se také vzorkují binární vstupy a je z nich sestaven další 1 byte dat. Takto zkompletovaný blok měřicí jednotka přesune do dvoubránové paměti komunikačního PROFIBUS procesoru. Komunikační procesor dále obhospodařuje vyrovnávací buffer, který je otevřen pro periodické výměny dat s nadřazeným Master, což probíhá během celé měřicí periody. Po přesunutí nových dat do dvoubránové paměti procesoru, čili po ukončení každé vzorkovací periody, procesor krátce přeruší připravenost pro komunikaci s Master, přesune nová data z dual-port memory do vyrovnávacího bufferu a obnoví periodickou výměnu s Master. Samozřejmě, výstupy z Master putují stejným způsobem opačným směrem. Výsledkem tedy je, že Master má s časovým krokem rovným jedné měřicí periodě k dispozici vždy nové údaje, které si odebírá podle své konfigurace a okamžité kapacity linky.

6 KONFIGURACE CPU SIMATIC 300 Pro připojení TB2-8/x musí být vybrána některá z jednotek CPU vybavená PROFIBUS DP Master. Postup konfigurace je popsán na příkladu, ve kterém jsou použity tyto prostředky: SIMATIC S7 CPU313C-2DP [6ES CF03-0AB0] prostředí SIMATIC Manager STEP 7, verze V5.4+SP3.1+HF1, revize K měřicí jednotka TB2-8/4 (verze pro 4 snímače) krok 1: Založit nový projekt Po otevření STEP 7 se z menu File > New otevře dialog New Project. V editovacím prvku Name se zadá jméno projektu, např. TB2-8_FirstConfig, možno vybrat také úložné místo. Potvrzením OK se otevře pracovní plocha projektu.

7 krok 2: Vložit stanici S7-300 Vybrat jméno projektu a z menu Insert -> Station -> SIMATIC 300 Station vložit stanici do projektu. krok 3: Otevřít konfigurátor hardware Rozbalit strukturu projektu (vlevo v okně) a vybrat stanici SIMATIC 300(1) a poklepat na ikonu Hardware, nebo vybrat tuto ikonu a z menu Edit -> Open Object otevřít HW konfigurátor. Nezobrazí-li se v pravé části okna konfigurátoru (HW Config ) katalog hardware komponentů, aktivuje se pomocí menu View -> Catalog.

8 krok 4: HW konfigurace vložit hlavní lištu V katalogu komponent rozbalit položku SIMATIC 300 -> RACK 300 -> Rail a přetáhnout ji do hlavního okna (nebo vybrat okénko (0)UR a poklepat na položku v katalogu). krok 5: HW konfigurace vložit napájecí zdroj V katalogu komponent rozbalit položku SIMATIC 300 -> PS-300 -> PS 307 2A a přetáhnout ji do 1. řádku okna (0)UR (nebo vybrat okénko (0)UR ai poklepat na položku v katalogu). Pro náš příklad není typ zdroje podstatný, je to však nutný předpoklad kompletace projektu.

9 krok 6: HW konfigurace vložit CPU a definovat PROFIBUS master systém V katalogu hardware rozbalit položku SIMATIC 300 -> CPU-300 -> CPU 313-2DP -> 6ES CF03-0AB0 -> V2.6 a přetáhnout ji do 2. řádku okna (0) UR, nebo opět vybrat cílové okénko a poklepat na položku. (Typ CPU je jen ilustrativní pro náš příklad.) Přetahovaná položka se zatím nezobrazí místo toho se otevře okno vlastností Properties PROFIBUS interface DP (R0/S2.1). Na záložce Parameters je zde možnost zadat adresu pro CPU jako DP Master, na záložce General není třeba do ničeho zasahovat. Následuje založení PROFIBUS DP master systému. Tlačítkem New se otevře dialog Properties New subnet PROFIBUS. Ve volbě Profile musí zůstat navržený default DP, ve volbě Transmission Rate lze zvolit libovolnou přenosovou rychlost ze seznamu. Doporučená je často používaná rychlost 1.5 Mbps. Volby pod tlačítky Options a Bus Parameters využijí jen zkušení uživatelé, pro standardní provoz jednotky TB2-8/x není třeba nic dalšího definovat.

10 Potvrzeními OK se dokončí vložení CPU s PROFIBUS DP master systémem do projektu, okno konfigurátoru zobrazí podrobnosti dosaženého stavu. V tomto okamžiku je stanice SIMATIC S7-300 s PROFIBUS DP master systémem konfigurována pro obecné použití. Následuje dokončení konfigurace už jmenovitě pro měřicí jednotku TB2-8/x. krok 7: Přidat jednotku IMECO TB2-8/x do katalogu hardware SIMATIC Součástí dodávky je adresář TB2-8 PROFIBUS DP Slave GSD, který obsahuje dva grafické soubory s ikonami a definiční soubor HIL_06C3.GSD. Doporučuje se zálohovat adresář někam na disk a GSD soubor povinně zkopírovat do adresáře instalace prostředí STEP 7 \Siemens\Step7\S7DATA\GSD Při obvyklém umístění instalace STEP 7 bude tento adresář definičních souborů např: C:\Program Files\Siemens\Step7\S7DATA\GSD Přidání do katalogu se provede v okně HW konfigurátoru (HW Config ) přes menu Options -> Install GSD File. To otevře dialog Install GSD Files, kde se zveřejní seznam dosud

11 neinstalovaných souborů v adresáři definičních souborů Vybere se HIL_06C3.GSD a tlačítkem Install se pokračuje v přidání do katalogu hardware. Zobrazí se ještě potvrzovací okénko a okénko hlášení o dokončení instalace. Přidaná položka se v katalogu hlásí nikoliv jako jednotka TB2-8/x, nýbrž jménem v jednotce použitého PROFIBUS komunikačního procesoru COM-C-DPS. Umístění v katalogu: PROFIBUS DP -> Additional Field Device -> General -> COM-C-DPS. krok 8: Přidat měřicí jednotku IMECO TB2-8/x do projektu Přetáhnout z katalogu položku COM-C-DPS na linku PROFIBUS(1) DP: master systém(1) nebo vybrat linku a poklepat na položku. Přetahovaná položka se zatím nezobrazí, zobrazí se okno Properties PROFIBUS interface COM-C-DPS.

12 Zde se zadá adresa Slave měřicí jednotky v síti PROFIBUS DP, např. 4. Tatáž adresa musí být potom také fyzicky navolena pomocí dvou otočných přepínačů uvnitř jednotky. Po potvrzení OK je přidaná měřicí jednotka (adr. 4) zobrazena na PROFIBUS lince okna konfigurátoru. krok 9: Definovat přenášené formáty dat a jejich umístění v paměti stanice Rozvinutím položky COM-C-DPS v katalogu se zobrazí seznam podporovaných přenosových formátů Slave jednotky. Další postup: Klepnutím na ikonu měřicí jednotky, pověšené na lince PROFIBUS(1): master system(1), jednotku vybrat. Ve spodní části obrazovky se aktualizuje tabulka slotů jednotky Slave, nyní prázdná. V katalogu vybrat položku 32 byte input con (0x40, 0x9F) a přetáhnout ji do 1. řádku tabulky slotů (nebo ji tam poslat poklepem). Dále v katalogu vybrat položku 2 byte output con (0xA1) a umístit ji do 2. řádku tabulky slotů. Tím jsou definovány délky přenášených dat jako 32B vstup a 2B výstup. Současně je určeno default umístění těchto polí v paměti vstupů/výstupů periferiií PI a PQ viz sloupce tabulky. Označení con (consistency) znamená, že datové pole je vždy přenášeno vcelku v jedné relaci, nemůže být časově roztrženo.

13 Pokud je potřeba změnit umístění komunikovaných polí v paměti stanice, postupuje se takto: Klepnutím na řádek tabulky slotů se vybere vstupní nebo výstupní pole, pravým tlačítkem myši se otevře roletkové menu a vybere položka Object Properties. Otevře se dialog, ve kterém je možno nově zvolit počáteční adresu datového pole, ostatní vlastnosti již měnit nelze. Nyní jsou zkompletovány potřebné konfigurační úkony, vše se uloží pomocí menu Station -> Save resp. Station -> Save and Compile. krok 10: Neprázdný ORGANIZATION BLOCK - v levé části okna SIMATIC Manager se plně rozvine stromová struktura projektu a vybere se položka Blocks. - poklepem na ikonu OB1 otevřít LAD/STL/FDB editor a vložit formálně např. nulovou instrukci NOP

14 krok 11: Přeložit a download do stanice S7-300 V okně konfigurátoru (HW Config ) pomocí menu PLC -> Download nebo klepnutím na ikonu na liště se spustí procedura downloadu otevřením dialogu Select Target Module. Zde se potvrdí aktuální CPU. Následují postupně tři další okénka (Select Node Address, Stop Target Modules a Download s potvrzením restartu), která se jen kladně potvrdí. krok 12: Jak to dopadlo? Download skončil restartem a uvedením CPU do módu RUN. Je-li konfigurace korektní, svítí (bez blikání) jen dvě indikační LED RUN a DC5V. K jednoduchému ověření komunikace s měřicí jednotkou lze použít tabulku proměnných jako pracovní nástroj prostředí STEP 7: - v levé části okna SIMATIC Manager se plně rozvine stromová struktura projektu a vybere se položka Blocks. - tabulka se vytvoří pomocí menu Insert ->S7 Block -> Variable Table. - do tabulky se vloží položky vstupu periferií např. takto

15 - ikonou Monitor variable (brýle) se zapne periodická aktualizace hodnot vstupů z měřicí jednotky - první byte (PIB 256) jsou řidící bity, další 2 byte zobrazují aktuální konfiguraci měřicí jednotky, 4. byte je stav binárních vstupů na jednotce - následuje pole snímačových údajů, vždy 3B na snímač, čili 12B pro připojené 4 snímače KONFIGURACE PLC typu FANUC Vestavěný kanál PROFIBUS Master v PLC jednotkách rodiny FANUC nutno nastavit podle následujícího modelového příkladu (postupný průchod nastavovacím menu):

16

17