instrukcja_profibus.pdf

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

INSTYTUT MASZYN, NAPĘDÓW I POMIARÓW

ELEKTRYCZNYCH

Ćwiczenie 12

Sterowanie napędem przekształtnikowym za

pomocą sterownika PLC i sieci PROFIBUS

Opracowanie : dr inż. Krzysztof Jaszczak

Wrocław 2004

1. Wprowadzenie

Przemienniki częstotliwości są podstawową grupą przekształtników

energoelektronicznych, które znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach

przemysłu. Są one źródłami napięcia przemiennego, o możliwościach zmiany jego

amplitudy i częstotliwości.

Przemienniki częstot1iwosci służą do najbardziej racjonalnego przekształcania

energii elektrycznej. Mają małe wymiary, wykazują dużą elastyczność konstrukcji, pracują

nie powodując nadmiernego hałasu, wymagają niewielkich nakładów eksploatacyjnych,

mają dużą niezawodność, są energooszczędne. Wyposażone w interfejsy komunikacyjne

mogą łączyć się w dowolny sposób z takimi urządzeniami jak sterowniki przemysłowe

PLC czy komputery, tworząc złożone układy automatyki.

Sterowanie grupą przemienników częstotliwości za pomocą panelu umieszczonego

na jego płycie czołowej w warunkach przemysłowych może być uciążliwe. Dlatego

wygodne jest zastosowanie do tego celu nadrzędnego urządzenia sterującego (sterownika

PLC), nadzorującego pracę przemienników częstotliwości w trybie pracy „slave”. Również

sterowanie procesem za pomocą komputera w warunkach przemysłowych może być

niewygodne. Znacznie ułatwia pracę multipanel operatorski, umożliwiający zarówno

sterowanie procesem jak i jego monitorowanie. Łącząc wszystkie urządzenia do

przemysłowej sieci komunikacyjnej Profibus DP można stworzyć rozbudowany układ

automatyki z bardzo dużymi i precyzyjnymi możliwościami automatyzacji, sterowania,

komunikacji oraz monitorowania.

Celem ćwiczenia jest opracowanie i zaprezentowanie koncepcji sterowania

grupą falowników MICROMASTER 420 przy wykorzystaniu nadrzędnego

urządzenia sterującego (sterownika PLC – S7-300) wyposażonego w interfejs

komunikacji przemysłowej PROFIBUS DP.

Zakres ćwiczenia obejmuje:

 zaprezentowanie stanowiska laboratoryjnego,

 analiza budowy i możliwości konfiguracji falowników typu MICROMASTER 420

firmy Siemens,

 analiza działania przemysłowej sieci komunikacyjnej PROFIBUS DP,

 opracowanie oprogramowania dla sterownika PLC typu S7-300,

2. Koncepcja stanowiska laboratoryjnego

Stanowisko laboratoryjne jest wyposażone w następujące elementy:

 sterownik PLC Simatic S7-300 firmy Siemens

 trzy falowniki MICROMASTER 420 firmy Siemens

 panel operatorski Simatic MP 270 firmy Siemens

 trzy silniki indukcyjne dołączone do falowników

 komputer PC z oprogramowaniem Step7

Rysunek 1 przedstawia schemat ideowy stanowiska laboratoryjnego.

Profibus DP

MPI

STEP7

Professional

Simatic S7-300

CPU 315-2 DP

Micromaster 420

(Profibus)

Rys. 1. Schemat ideowy stanowiska laboratoryjnego

MICROMASTER 420 – jest to standardowy przekształtnik częstotliwości przeznaczony

szczególnie do zastosowań w napędach pomp, wentylatorów i przenośników. Budowa oraz

programowanie przekształtników MICROMASTER 420 omówiono w dalszej części

opracowania.

Sterownik PLC Simatic S7-300 - jest sterownikiem swobodnie programowalnym (PLC),

przeznaczonym do automatyzacji maszyn, linii produkcyjnych i obiektów

technologicznych. Sterownik ma budowę modułową, dzięki czemu może być łatwo

dopasowany do wymagań użytkownika. Szczegółowy opis sterownika, dostępnych

modułów oraz konfiguracja w oprogramowaniu Step7 omówiono w dalszej części

opracowania.

Silniki indukcyjne – na stanowisku laboratoryjnym rolę obiektów sterowania pełnią silniki

indukcyjne małej mocy.

Komputer PC – Aby możliwe było programowanie sterowników PLC niezbędne jest

wyposażenie komputera w oprogramowanie Step7 z Service Pack 2.

3. Budowa i programowanie falowników MICROMASTER 420

Przekształtniki MICROMASTER 420 są serią przemienników częstotliwości do

regulacji prędkości obrotowej trójfazowych silników prądu przemiennego. Dostępne są

różne modele w zakresie od mocy 120 W, zasilanie jednofazowe do mocy 11 kW, zasilanie

trójfazowe.

MICROMASTER 420 posiada modułową technikę montażu sprzętu opcjonalnego.

Panele obsługi, moduły komunikacyjne Profibus DP mogą być wymieniane bez użycia

jakichkolwiek narzędzi.

Do jednego falownika może być dołączony tylko jeden silnik (nie można łączyć

silników np. równolegle tak jak w większych falownikach). Są natomiast w pełni

sterowane za pomocą sterownika PLC SIMATIC S7-300 lub komputera PC z

odpowiednim oprogramowaniem. Przekształtnik ten może być w pełni sterowany poprzez

magistralę PROFIBUS DP (lub DeviceNet). Istnieje możliwość zarówno zdalnej jak i

miejscowej obsługi przekształtnika.

Rysunek 3 przedstawia schemat blokowy przekształtnika MICROMASTER 420.

Przekształtnik składa się z prostownika P, układu pośredniczącego US, falownika F oraz

układu sterowania i kontroli (w jego skład wchodzi: procesor CPU, przetwornika

analogowo-cyfrowy A/D – do wejść analogowych, przetwornik cyfrowo-analogowy D/A –

do wyjść analogowych, łącze szeregowe RS485, styki przekaźnika RL1).

Rys. 3. Schemat blokowy przekształtnika

Tryb „szybkiego uruchamiania” są to czynności (zestaw ustawianych parametrów),

które powinny być przeprowadzone w celu właściwego uruchomienia i zoptymalizowania

pracy przemienników częstotliwości. Zestaw ten zawiera parametry silnika oraz nastawy

ramp.

Na początku procedury szybkiej parametryzacji należy ustawić parametr P0010 na

1 (tryb szybkiego uruchamiania).

Do uruchomienia falownika należy wybrać źródło komend START, STOP, ZMIANA

KIERUNKU (parametr P0700 w BOP lub AOP) oraz wybrać źródło częstotliwości zadanej

(parametr P1000 w BOP lub AOP) [1, 2, 3].

Dzięki temu trybowi można w szybki i łatwy sposób ustawić różne możliwości

sterowania, np.:

o sterowanie poprzez Terminal/Wejścia Cyfrowe (P0700 = 2; P1000 = 2)

o sterowanie z panelu AOP (P0700 = 4; P1000 = 1)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: