Наши клиенты часто задают вопрос: “Как настроить управление частотным преобразователем Schneider Electric серии ATV320, используя только встроенный дисплей и рукоятку управления?” Такой способ управления очень экономичен, т.к. не требует дополнительного оснащения: переменного резистора (потенциометра), внешних кнопок или контроллера.
Рассмотрим на примере ATV320U06N4C, который управляет скоростью конвейера. Настройки на всех преобразователях серии аналогичны и отличаются только значениями характеристик двигателя.
Настройка базовых параметров и параметров двигателя
Задаём закон управления двигателем
в меню CONF / FULL / DRC- Ctt = UUC — бессенсорное векторное управление подходит для механизмов с постоянным моментом: станок, конвейер или лебедка. Если у вас насос, вентилятор или компрессор, то выберите скалярный закон управления Ctt = UFq.
Вводим данные двигателя
в меню CONF / FULL / DRC / ASY- nPR = 0,55 кВт — номинальная мощность unS = 400 В — номинальное напряжение nCr = 1,3 А — номинальный ток nSP = 1460 об/мин — номинальная скорость вращения
Настройка управления
Разделяем управление скоростью и запуском
Т.к. кнопки запуска на самом ПЧ не предусмотрено, то необходимо выбрать раздельные каналы для команд пуска, остановки и задания частоты. Команда на включение будет реализована через клеммник, задание частоты с помощью встроенной рукоятки на панели ПЧ.
в меню CONF / FULL / Ctl- CHCF = SEP — раздельные каналы команд и задания Нажимать не менее 2 секунд для подтверждения
В качестве команды запуска будет использоваться перемычка между клеммами «DI1» и «+24». После включения питания привод будет ожидать только настройки частоты для начала движения.
Для этого настроим в меню CONF / FULL / I-O- следующие параметры: tcc = 2C — 2-х проводное управление tCt = LEL — состояние «1» для запуска, состояние «0» для остановки
Настройка раздельных каналов команд и задания
Место установки перемычки, подающей команду на запуск
Выбираем встроенный вал-кодер в качестве источника задания
в меню CONF / FULL / Ctl- Fr1 = AIU1 — виртуальный аналоговый вход 1, он же вал-кодер на панели ПЧ Нажимать не менее 2 секунд для подтверждения
После выполненных настроек привод готов к работе, задание частоты можно установить после включения питания в меню rEF в процентах от номинальной частоты двигателя — 50 Гц. Например, задание 20 % соответствует частоте 10 Гц.
Настройка канала задания скорости
Выбор задания частоты вал-кодером
Источник
Как управлять Altivar ATV320 по Modbus с помощью ПЛК Modicon M340
2021-07-26 Промышленное Комментариев нет
В этой статье я хотел бы показать, как управлять частотно-регулируемым приводом ATV320 с помощью ПЛК Modicon M340 через последовательный порт Modbus.
Ниже приведен список необходимого оборудования и программного обеспечения.
ПК с установленным программным обеспечением Unity Pro или EcoStruxure Control Expert.
PLC Schneider Electric Modicon M340.
Частотный преобразователь Schneider Electric Altivar ATV320.
Кабель для подключения привода к компьютеру.
Кабель программирования USB.
Кроме того, настройки параметров привода можно осуществлять либо с лицевой панели, либо воспользоваться SoMove — Программное обеспечение для ввода в эксплуатацию привода.
Прежде, чем мы рассмотрим непосредственно программирование, давайте немного познакомимся с контроллерами Modicon M340 и ПЧ Altivar ATV320.
ПЛК M340
Modicon M340 — это один из программируемых автоматизированных контроллеров (PAC), от Schneider Electric. Он позиционируется как универсальный контроллер и может выполнять широкий спектр задач по автоматизации.
Modicon M340 имеет модульную систему, в состав которой входят модуль питания, процессорный модуль, модули входов-выходов, счетные модули.
На борту ПЛК имеется встроенный USB-порт для программирования ПЛК и HMI панелей, а также два дополнительных порта — Ethernet TCP/IP, Modbus RTU, либо CANopen.
Для программирования и ввода в эксплуатацию контроллера используется программное обеспечение Unity Pro, в настоящее время известное как EcoStruxure Control Expert.
Altivar ATV320
Это семейство приводов Altivar подходит для решения как самых простых задач, так и для более сложных механизмов с повышенными требованиями к приводу.
Данные привода доступны в двух форм-факторах, книжном и компактном.
Он поставляется со встроенными функциями безопасности, такими как STO (Защитное Отключение Момента), SLS (Защитное Ограничение Скорости), SS1 (Защитная Остановка), SMS (Безопасный Максимум Скорости).
Имеет встроенные интерфейсы CANopen и Modbus RTU, но помимо этого, благодаря дополнительным коммуникационным модулям, может поддерживать Ethernet, Modbus TCP , Profinet, EtherCAT, DeviceNet, ProfibusDP.
Более подробно останавливаться на этих устройствах в данной статье мы не будем, переходим непосредственно к нашей задаче.
Интеграция привода ATV320 с ПЛК Modicon M340
Создаем новый проект в Unity Pro.
Выбираем из раскрывающегося списка модуль процессора BMX P34 2020.
Далее сразу сохраняем наш проект и задаем ему какое-нибудь имя.
В браузере проектов переходим в раздел Configuration и выбираем здесь последовательный порт. Дважды щелкаем по нему и переходим в окно настройки.
На этом этапе нам нужно будет определить структуру данных массива, которые будем использовать для чтения и записи с привода на ПЛК и наоборот. Доступ к переменным и экземплярам FB осуществляется в окне Project Browser .
Для обмена данными между ПЛК и приводом будем использовать в программе инструкции Read_Var и Write_Var.
Эти инструкции требуют определения адреса подчиненного устройства в качестве входных данных. Функция ADDM используется для преобразования строки символов в адрес, который может использоваться данными инструкциями.
Мы будем использовать функцию ADDM для установки ATV320 в качестве ведомого устройства по адресу 1. При необходимости можно в общей сложности подключить до 32 ведомых устройств, но в данном примере только одно устройство будет задействовано.
Определим массив DeviceAddress типа ADDM_TYPE как показано ниже:
Затем создайте еще четыре массива данных типа INT (Integer) размером 4:
Поскольку мы создали массивы с динамическими адресами, необходимо будет включить динамическую адресацию массива в настройках проекта.
Для этого переходим в меню и выбираем Project Settings в меню Tools :
Выберем Variables и установим галочку напротив Directly represented array variables, а также Allow Dynamic arrays (ANY_ARRAY_XXX).
Нажимаем кнопку Apply, а затем ОК.
На этом этапе переходим к самой программе. Переходим в раздел MAST. Щелкаем правой кнопкой мыши на Sections и выбираем Новый раздел.
Откроется новое окно. Зададим ему имя типа Main и выбирем язык программирования. В данном случае я выбрал ST (Структурированный текст).
Вводим следующий код в Main.
В приведенном выше коде приложение управляет двумя запросами: запросом чтения из четырех слов, начинающимся с адреса Modbus 12741 (31C5 hex), и запросом записи из четырех слов, начинающимся с адреса Modbus 12761 (31D9 hex).
Первые два прочитанных слова сопоставляются со словом состояния и выходной скоростью привода. Аналогично, первые два слова записи сопоставляются с командным словом и заданием скорости привода.
В строке меню выберите Build и затем Analyze Project для компиляции проекта. Убедимся, что компиляция прошла без ошибок.
Далее нам нужно будет загрузить программу в ПЛК.
Подключаем кабелем USB контроллер к ПК. В Unity Pro выбираем в строке меню PLC — Connect . Далее загрузим проект в ПЛК, выбрав PLC — Transfer Project to PLC .
На следующем этапе надо будет настроить привод ATV320, чтобы он мог обмениваться данными по Modbus через коммуникационный порт.
Перед выполнением любых изменений конфигурации, рекомендуется произвести сброс до заводских настроек. Чтобы выполнить сброс, ПЧ должен находиться в состоянии READY (на экране должно быть RDY).
Если при включении силового питания на экране индицируется не RDY — отключите все провода на контрольном клеммнике ПЧ. Выключите и включите заново частотник.
Далее нам необходимо выбрать параметры, которые должны быть сброшены на заводские настройки, а вторым этапом произвести сам сброс.
Выбираем группы параметров: FRY (нажимайте ENT до перехода двух точек наверх). Зададим параметру FRY значение ALL – сброс всех параметров ПЧ.
Для сброса установим GFS (Goto FACTORY SETTINGS) в YES.
Настройки параметров команд
Чтобы управлять приводом по интерфейсу связи, необходимо выбрать Modbus в качестве активного канала управления. Для этого необходимо внести изменения в некоторые параметры.
CONF>FULL>CTL->Fr1> [MODBUS] MdB
Установим командный канал на Modbus
CONF>FULL>CTL->Cd1> [Modbus] MdB
Также необходимо будет установить профиль канала как I/O профиль.
CONF>>FULL>>COMM> [Modbus Format] > tFo >[8-E-1] > 8 E 1
CONF>FULL>COMM> [Modbus time out] tto > 10s
Чтобы изменения вступили в силу, необходимо выключить и снова включить привод.
На этом настройку можно считать завершенной. Теперь мы можем управлять приводом ATV320 с ПЛК Modicon M340 и считывать с него данные по Modbus.
Источник
Функциональные возможности преобразователей частоты Altivar Machine ATV320 от Schneider Electric
Преобразователи частоты (ПЧ) Altivar Machine ATV320 (рис. 1) предназначены для применения в подъемных машинах и механизмах перемещения, агрегатах текстильного производства, станках и механизмах обработки материалов, упаковочных и брошюровочных машинах, а также в высокоинерционных механизмах. Из этого перечня видно, что данные устройства обладают большой перегрузочной способностью, высокими динамическими характеристиками и возможностью работать с высоким темпом торможения. В таблице 1 приведены основные технические характеристики ПЧ Altivar Machine ATV320.
Таблица 1. Основные технические характеристики Altivar Machine ATV320
Диапазон мощностей, кВт
Диапазон номинальных выходных токов, А
Перегрузочная способность по току
150% от номинального тока, в течение 60 с
Перегрузочная способность по моменту
170–200% от номинального момента электродвигателя, в течение 60 с
Работа с асинхронным электродвигателем
Векторный закон управления в разомкнутой системе.
Скалярный закон управления U/f.
Скалярный закон управления с возможностью формирования отношения U/f по пяти точкам.
Скалярный квадратичный U/f 2.
Энергосберегающий закон управления.
Работа с синхронным электродвигателем с постоянными магнитами на роторе и синусоидальной противоЭДС
Чтобы обеспечить надлежащий уровень промышленной безопасности, устройства серии Altivar Machine ATV320 в соответствии с [1] имеют следующие встроенные функции безопасности:
безопасное отключение крутящего момента (Safe Torque Off, STO);
безопасное ограничение скорости (Safely Limited Speed, SLS);
безопасное отключение 1 (Safe Stop 1, SS1);
контроль безопасного уровня скорости (Safe Maximum Speed, SMS);
защитную блокировку дверей (Guard Door Locked, GDL);
управление тормозом.
Указанный набор функций воспроизводится как реакция на внешний сигнал возникновения внештатной ситуации. Их наличие в самом ПЧ позволяет обеспечить надлежащую скорость реакции и повысить надежность всей системы безопасности производства. Использование той или иной функции безопасности в производстве определяется при проектировании каждого конкретного механизма на основе анализа и идентификации риска возникновения внештатной ситуации.
Системы управления по отношению к электроприводу с преобразователями частоты могут быть разного уровня сложности и иметь различную глубину иерархии.
Индивидуальная система управления: электропривод должен поддерживать определенную скорость вращения, задаваемую оператором. По сути, такая система является разомкнутой, хоть в ней и осуществляется регулирование скорости вращения электродвигателя. В этом случае считывание параметров из меню ПЧ — например, скорость вращения двигателя и его тока — выполняет сам оператор.
В локальной системе управления используется замкнутая система управления с ПИ- или ПИД-регулятором. В зависимости от количества приводов система может быть различной степени сложности: от системы, где замкнутый контур реализован в единственном ПЧ, до системы с одним программируемым логическим контроллером, управляющим несколькими ПЧ (например, электроприводами многокоординатных станков).
Система управления может быть глобальной, управляющей процессом производства в целом. В этом случае всю систему управления можно условно разделить на три уровня: на первом уровне размещается система мониторинга и анализа всего производства, на втором — система автоматизированного управления технологическими процессами, на третьем — локальные системы управления и подключаемые к системе элементы. Преобразователи частоты в такой системе находятся на третьем уровне.
ПЧ Altivar Machine ATV320 можно использовать во всех вариантах рассмотренных систем управления. В случае если есть внешняя по отношению к ПЧ система управления, для подключения Altivar Machine ATV320 применяются либо аналоговые и дискретные входы-выходы, либо коммуникационные интерфейсы, либо их комбинация. В таблице 2 приведен перечень коммуникационных интерфейсов рассматриваемого ПЧ. Они позволяют не только управлять ПЧ, но и считывать из него информацию о состоянии привода и значениях регулируемых величин. Таким образом, ПЧ Altivar Machine ATV320 может быть задействован в общем информационном потоке производства. Данные, собираемые с ПЧ, — например, потребляемая электроэнергия, время включения электродвигателя и время работы — можно применить при анализе процессов производства.
Независимо от возможностей системы автоматизированного управления, в состав которой входит ПЧ, функции безопасности, контроля и управления могут быть реализованы в самом ПЧ. Altivar Machine ATV320 в соответствии с решаемыми прикладными задачами имеет ряд встроенных функций, которые упрощают его применение в подъемных машинах, механизмах перемещения и агрегатах текстильного производства. Описание основных функций приведено в таблице 3.
Таблица 3. Функциональные возможности Altivar Machine ATV320
Организация замкнутой системы управления технологическим параметром с ПИД-регулятором.
Ограничение момента в двигательном и генераторном режимах
При достижении определенного значения момента ПЧ уменьшает скорость вращения электродвигателя. Предельный момент может быть задан как в самом ПЧ, так и с внешнего устройства.
Функция позволяет распределить момент нагрузки между жесткосвязанными электродвигателями. Применяется в случае работы на одну нагрузку двух электродвигателей, управляемых от разных ПЧ.
Данная функция используется в текстильных машинах при намотке бобины. Для получения качественной намотки с заданными плотностью и шагом в ПЧ формируется специальный закон изменения скорости вращения кулачкого механизма нитераскладчика.
Данная функция позволяет создать в текстильных машинах постоянное натяжение нити. Она управляет двумя ПЧ в режиме «ведущий-ведомый». Ведущий привод контролирует скорость нитенаправителя, ведомый — скорость намотки.
Подъем с повышенной скоростью
При подъеме небольшой массы возможно движение со скоростью больше номинальной, что позволяет уменьшить время цикла работы оборудования.
Перед подъемом груза ПЧ измеряет момент, прикладываемый к электродвигателю, и если он меньше момента, который создает пустой крюк, подтягивает канат.
Данная функция используется при наличии датчика веса. Она позволяет в зависимости от веса груза сформировать момент на выходе электродвигателя, достаточный для ликвидации просадки груза после снятия тормоза.
Позиционирование по концевым выключателям
Используются внешние концевые выключатели, дающие возможность определить момент, когда нужно начать торможение (замедление) и когда нужно остановиться.
Остановка на расчетном пути после срабатывания концевого выключателя замедления
Применяются внешние концевые выключатели, позволяющие определить момент, когда нужно начать торможение (замедление). После их срабатывания в зависимости от номинальной линейной скорости и скорости в момент срабатывания концевого выключателя, оцениваемой ПЧ, запускается остановка на расчетном отрезке пути.
Данная функция применяется для горизонтальных и вертикальных перемещений в случае уравновешенной и неуравновешенной нагрузки. Она обеспечивает безопасные пуск и торможение в моменты снятия и наложения тормоза. При вертикальном перемещении момент двигателя поддерживается в направлении удержания груза при снятии и наложении тормоза. В случае горизонтального перемещения при пуске синхронизируется снятие тормоза с установлением момента, при остановке — наложение тормоза с нулевой скоростью.
Возможности ПЧ Altivar Machine ATV320 по решению прикладных задач контроля и управления не ограничиваются только встроенными функциями. Встроенный в Altivar Machine ATV320 контроллер позволяет пользователю разработать свои функции для решения стоящих перед ним задач. Программирование этого контроллера осуществляется с помощью библиотеки ATV Logic программного обеспечения SoMove [2], предназначенного для настройки ПЧ и устройств плавного пуска компании Schneider Electric.
Библиотека ATV Logic представляет собой набор из 32 визуальных блоков, используя которые, можно написать программу на языке графического программирования FBD (МЭК 61131-3). Все блоки библиотеки условно можно разделить на следующие группы:
источники сигналов;
приемники сигналов;
логические и битовые операции;
математические операции;
нелинейные блоки;
общая группа.
Рассмотрим пример программы для ПЧ Altivar Machine ATV320, реализованной во встроенном контроллере с помощью библиотеки ATV Logic. Данная программа позволяет электродвигателю работать с тремя предустановленными скоростями, последовательно переходя от одной скорости к другой. При этом с каждой скоростью привод работает в течение фиксированного времени. После окончания цикла для нового запуска обычно требуется команда от оператора или внешнего устройства. Данная программа отличается от функции предустановленной скорости (заложенной в ПЧ) тем, что позволяет поддерживать скорость заданное время и переключаться с одной скорости на другую без вмешательства оператора или команды от другого устройства управления. На рис. 2 показана программа, реализующая описанный цикл.
Рис. 2. Программа задания скорости
Ниже дано описание последовательности работы программы.
На дискретный вход LI3 преобразователя частоты подается команда запуска цикла работы. На прием этого сигнала настроен виртуальный вход I1.
При помощи блока «Индикация фронта сигнала» определяется передний фронт сигнала LI3.
По переднему фронту сигнала LI3 выход Q блока «RS-триггер» переходит в состояние «1».
Запускается первый таймер (блок «Таймер»), и одновременно подается сигнал о разрешении вращения на виртуальный выход O3, запрограммированный на дискретную команду FRD («Вперед») [3]. Электродвигатель начинает вращаться со скоростью, задаваемой по аналоговому входу.
По истечении времени работы первого таймера с его выхода подается логическая единица на виртуальный выход O1. Данный выход запрограммирован на дискретную команду PS2 (две предустановленные скорости) [3]. Подается логическая единица, и запускается второй таймер. Логическая единица на виртуальном выходе O1 соответствует заданию второй из двух предустановленных скоростей, запрограммированной в ПЧ. Двигатель переключается на эту скорость.
После завершения работы второго таймера с его выхода на вход O2, запрограммированный на дискретную команду PS4 (четыре предустановленные скорости) [3], подается логическая единица и запускается третий таймер. Сочетание «1» на виртуальном выходе O1 и «1» на виртуальном выходе O2 соответствует четвертой предустановленной скорости, запрограммированной в ПЧ. Электродвигатель начинает вращаться с этой скоростью.
По завершении времени работы третьего таймера с его выхода на вход R элемента «RS-триггер» подается логическая единица. На выходе RS-триггера появляется логический ноль, который поступает на виртуальный выход O3. Снимается команда FRD («Вперед»), и электродвигатель останавливается.
Процесс повторяется после подачи нового сигнала на вход LI3.
На рис. 3 показана осциллограмма результатов работы данной программы, полученная с помощью встроенного осциллографа программного обеспечения SoMove. На ней показаны заданная и выходная частоты и сигнал, подаваемый на дискретный вход LI3.
Рис. 3. Осциллограмма результатов работы программы
Заключение
При проектировании системы управления разработчик может реализовать ряд функций системы управления, контроля и мониторинга в преобразователе частоты. Рассмотренный в статье ПЧ Altivar Machine ATV320 предоставляет для этого широкие возможности: как с использованием встроенных функций, настраиваемых в самом ПЧ, так и посредством создания новых функций с помощью встроенного контроллера. Это позволяет создать на базе Altivar Machine ATV320 уникальную систему управления без применения дополнительных программируемых логических контроллеров или программируемых реле.
Промышленное 
Комментариев нет 
