SIMATIC FM 455 S. Getting Started. Edizione 03/2000

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1 SIMATIC FM 455 S Getting Started Edizione 03/2000

2 La presente guida, sulla base di un esempio concreto e attraverso diverse operazioni di messa in servizio, conduce ad un applicazione funzionante, con la quale si può imparare a conoscere e controllare le funzioni di base della propria FM 455 S dal punto di vista dell hardware e del software. I riferimenti al manuale intendono offrire una prima panoramica sulle informazioni in esso contenute. A seconda dell esperienza, il tempo necessario per questa esercitazione è pari a 1-2 ore più il tempo per il cablaggio e per l ottimizzazione del regolatore. Presupposti È necessario che siano soddisfatti i seguenti presupposti: Si dispone di una stazione S7-400 composta da un telaio di montaggio, da un alimentatore e da una CPU. Nel PG è stato installato correttamente STEP 7 ( V4.02). È stato creato un progetto per la stazione S Il PG è collegato alla CPU. Si dispone di un unità FM 455 S, del pacchetto di progettazione relativo all FM 455 S e degli accessori necessari quali connettore frontale, trasduttori (sensori), interruttori, dispositivi attuatori e materiale di cablaggio. Installazione del pacchetto di progettazione nel PG Il pacchetto di progettazione contiene un tool di configurazione per l FM 455 S, i blocchi funzionali necessari (FB) per l integrazione dell FM 455 S nel programma utente residente nella CPU ed alcuni programmi di esempio. Installare il software inserendo il CD ROM nel lettore e avviando il programma di installazione SETUP.EXE da tale CD ROM. Seguire le istruzioni del programma di installazione (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 6). Montaggio e cablaggio dell FM 455 S Prima del montaggio dell FM 455 S, portare il modulo per il campo di misura per i canali 1 e 2 nella posizione B (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 9.3). Agganciare l FM 455 S nel posto connettore previsto del telaio di montaggio, ruotarla verso il basso e fissarla saldamente con le viti (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 4). La figura seguente mostra il cablaggio del connettore frontale per un canale del regolatore con ingresso in tensione. Il cablaggio di altri sensori e attuatori è descritto nei Capitoli 5 e 10 del manuale Unità di regolazione FM 455. Fondamentalmente, tutti gli ingressi analogici non utilizzati, incluso il giunto freddo, vanno cortocircuitati e collegati con M ANA e M, anche se non sono progettati tramite la superficie operativa. Per il funzionamento di una regolazione, il cablaggio degli ingressi digitali non è fondamentale. Anche il cablaggio degli ingressi digitali è descritto nei Capitoli 5 e 10 del manuale Unità di regolazione FM 455, mentre le possibilità di impiego degli ingressi digitali sono descritte nel Capitolo dello stesso manuale. -2

3 FM 455 S Connettore frontale sinistro FM 455 S Connettore frontale destro Telaio di montaggio Punto di riferimento (massa della CPU) DC 24 V + - R L * R L * M = U - + * 240 Ω< R L < 4 kω Massa Guida di schermatura Dopo aver cablato il connettore frontale, innestarlo nell FM 455 S e agganciarlo. Parametrizzazione dell FM 455 S Aprire nel SIMATIC Manager il proprio progetto (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 6). Richiamare nel proprio progetto la tabella di configurazione della Configurazione HW. Scegliere dal catalogo hardware l FM 455 S con il numero di ordinazione 6ES VS00-0AE0 e trascinarla nel posto connettore desiderato (nell esempio: il posto connettore 5). Richiamare tramite un doppio clic su tale FM 455 S la finestra Proprietà - FM 455 S PID Control. Prendere nota dell indirizzo dell unità indicato nella scheda Indirizzi (nell esempio 512 = 200 Hex). Questo indirizzo è necessario nel prossimo passo per l integrazione dell FM 455 S nel programma utente. Controllare i Parametri di base : Generazione dell allarme:no Selezione dell allarme: Nessuno Con questa impostazione l FM non inoltra, ad esempio nel caso di un guasto del trasduttore, alcun allarme di diagnostica alla CPU (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 12). -3

4 Con un clic sul pulsante Parametri..., si giunge alla superficie di parametrizzazione. Qui di seguito l utente verrà condotto solo attraverso le parametrizzazioni necessarie per questo esempio. Non tutte le finestre di parametrizzazione verranno trattate e spiegate. Parametrizzazione dell ingresso analogico Perchè un ingresso analogico e il corrispondente regolatore vengano elaborati dall unità, si deve prima scegliere un tipo di sensore. Cliccare sul pulsante dell ingresso analogico 1. Cliccare sul pulsante Tipo di sensore. Parametrizzare quale tipo di sensore Tensione V e confermare l impostazione tramite un clic sul pulsante OK. La finestra verrà chiusa. Fare clic sul pulsante Normalizzazione e impostare i valori fisici desiderati, entro i quali il setpoint e il valore istantaneo devono operare. Introdurre per superiore il valore che deve corrispondere a 10 V all ingresso. Introdurre per inferiore il valore che deve corrispondere a 0 V all ingresso e confermare l impostazione con OK. Chiudere la finestra Ingresso analogico 1 cliccando sul pulsante Chiudi. Ulteriori informazioni su questo argomento si trovano nella Guida in linea. Parametrizzazione della differenza di regolazione Per il tipo di regolatore, lasciare invariate le impostazioni Reg. a valore fisso o in cascata e Reg. passo-passo senza risposta di pos.. Fare clic sul pulsante Differenza regolazione. Cliccando i pulsanti Setpoint e Valore istantaneo A, è possibile constatare quali sorgenti sono state scelte per il setpoint e per il valore istantaneo. Lasciare invariata la preimpostazione Setpoint: tramite blocco funzionale e Valore istantaneo A: ingresso analogico 1 trattato e chiudere ambedue le finestre facendo clic sul pulsante Annulla. Controllare anche i valori della finestra Commutazione del setpoint di sicurezza. Qui si può stabilire il comportamento dell unità nel caso di guasto della CPU e all avviamento. Introdurre nella finestra Limitazione il campo di valori ammesso, entro il quale il proprio setpoint deve essere limitato. Accettare l impostazione con OK. Chiudere la finestra Differenza regolazione. Ulteriori informazioni su questo argomento si trovano nella Guida in linea. Parametrizzazione del regolatore Fare clic, solo visualizzare le impostazioni consentite, sul pulsante Algoritmo di regolazione. L utente può scegliere tra un regolatore di temperatura Fuzzy e un regolatore PID. Lasciare invariata la preimpostazione Regolatore PID e chiudere la finestra Regolatore 1 senza averla modificata. L ottimizzazione dei parametri per questi regolatori verrà descritta più avanti. Ulteriori informazioni su questo argomento si trovano nella Guida in linea. Parametrizzazione dell uscita del regolatore Cliccare sul pulsante Uscita regolatore. Qui si può stabilire quali segnali o stati operativi debbano avere come conseguenza una commutazione dell uscita del regolatore, ad esempio sul valore regolante di sicurezza, sull ingresso di inseguimento o su un valore regolante impostato esternamente. Non è necessario modificare i parametri. Controllare anche i valori della finestra Commutazione del valore regolante di sicurezza. Qui si può stabilire il comportamento dell unità all avviamento e nel caso di un guasto del trasduttore. Nel caso del regolatore a passi senza risposta di posizione, se si parametrizza 0% come valore regolante di sicurezza, si può chiudere del tutto la valvola regolante (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 3.4) Aprire la finestra Generatore d impulsi cliccando sul corrispondente pulsante. Qui si può parametrizzare il tempo di funzionamento del motore della valvola regolante e la durata minima dell impulso e della pausa. Nel caso in cui la valvola regolante non debba essere portata regolarmente contro il fine corsa, si può indicare anche la sorgente per i segnali di riscontro, i quali vanno cablati con un ingresso digitale dell FM 455 S. In presenza del corrispondente segnale di riscontro, le uscite digitali Apri e Chiudi verranno resettate. Chiudere la finestra Uscita regolatore. -4

5 Le uscite binarie dell FM 455 S sono correlate ai canali del regolatore in modo fisso. Il regolatore 1 occupa le uscite 1 e 2, il regolatore 2 occupa le uscite 3 e 4 ecc. Ulteriori informazioni su questo argomento si trovano nella Guida in linea. Salvataggio della parametrizzazione e trasferimento all FM 455 S A questo punto la parametrizzazione è conclusa. Salvare le impostazioni con File > Salva e concludere la parametrizzazione con File > Esci. Chiudere la finestra Proprietà - FM455 S PID Control facendo clic sul pulsante OK. Salvare la configurazione creata con Stazione > Salva nel proprio progetto. Con la CPU in stato di STOP, trasferire la configurazione con Sistema di destinazione > Carica nell unità... I dati vengono adesso trasferiti direttamente alla CPU e nell FM 455 S. Se la configurazione rimane bufferizzata nella CPU, i dati vengono trasferiti dalla CPU all FM 455 S ogni volta che la CPU passa da STOP a RUN. Test: Spegnere e riaccendere l alimentatore della CPU e dell FM 455 S. Se la parametrizzazione e il cablaggio sono corretti, i LED rossi INTF e EXTF si accenderanno brevemente e, dopo un test interno dell unità concluso con successo, si spegneranno. Se la CPU è in STOP, il LED giallo Backup si accende; esso si spegne non appena la CPU si porta in RUN. Integrazione dell FM 455 S nel programma utente Aprire nel SIMATIC Manager con File > Apri... > Biblioteche la biblioteca FM_PID. Copiare il blocco funzionale FB 31 PID_FM dalla cartella FM 355,455 PID Control / Blocks della biblioteca FM_PID, nella cartella Blocchi del proprio progetto. Tramite il blocco funzionale FB 31 PID_FM è possibile modificare i parametri di servizio, ad esempio preimpostare un setpoint o commutare lo stato operativo da manuale ad automatico, leggere i valori di processo dall FM, ad esempio il valore istantaneo corrente, la grandezza regolante o gli stati operativi correnti, modificare i parametri della regolazione in dipendenza dallo stato del processo. Inserire nel proprio progetto un OB di schedulazione orologio, ad esempio l OB 35. Aprire tale OB 35. Richiamare nell OB 35 l FB 31 PID_FM e assegnare a questo richiamo di FB un DB di istanza, ad esempio: CALL PID_FM, DB 50 Introdurre nel parametro MOD_ADDR l indirizzo dell unità che si era annotato (vedere sopra, Parametrizzazione dell FM 455 S ). Introdurre nel parametro CHANNEL il numero di canale del regolatore i cui parametri si vogliono leggere e scrivere con il richiamo in questione. Nel parametro SP_RE si può preimpostare il setpoint. Una commutazione manuale-automatico e la preimpostazione del valore manuale è effettuabile tramite i parametri LMN_REON e LMN_RE. Nel caso del regolatore a passi senza risposta di posizione, la valvola regolante può essere chiusa del tutto preimpostando 0% quale valore manuale LMN_RE, e aperta del tutto preimpostando quale valore manuale LMN_RE 100% (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 3.4) Salvare l OB 35 con File > Salva. Assegnare al DB di istanza così creato, tramite l editor dei simboli, un nome simbolico, ad esempio DB_cont1. Ulteriori informazioni su questo argomento si trovano nel Capitolo 7.1 del manuale Unità di regolazione FM

6 Modifica dei parametri della regolazione con il programma utente Se durante il funzionamento si vogliono modificare singoli parametri, è necessario che l FB PID_FM legga all avvio i parametri dall FM 455, poiché all FM vengono trasferiti sempre tutti i parametri e non solo quelli modificati. Impostare pertanto nell OB 100 il parametro COM_RST dell FB 31 PID_FM: SET = DB_cont1.COM_RST Al primo richiamo dell OB 35, l FB 31 PID_FM legge i parametri della regolazione dall FM 455 e li memorizza nel proprio DB di istanza. È ora possibile modificare singoli valori, ad esempio l amplificazione GAIN del regolatore. Se adesso si imposta nell OB 35 il parametro LOAD_PAR su TRUE, i parametri vengono trasferiti dal DB di istanza all FM 455 S. La riuscita dell operazione viene segnalata tramite il reset di COM_RST o di LOAD_PAR (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitoli 7.1 e 11). Caricamento del programma di esempio Per i test che seguono, si consiglia di usare l esempio SIMATIC 400 Station1 (S) dal progetto FM_PIDEx. Con esso è possibile testare l FM 455 S in un circuito regolato simulato, senza un processo reale (vedere il manuale Unità di regolazione FM 455, Capitolo 13.2). Sostituire nella Configurazione HW la propria FM 455 S con l FM 455 S dell esempio. Salvare, compilare e caricare questa configurazione. Dalla cartella dell esempio Blocks copiare tutti i blocchi, con l eccezione dei dati di sistema e degli SFC 58 e 59, nella cartella Blocchi del programma utente. Caricare tali blocchi nella CPU. Controllare nel parametro MOD_ADDR del DB 31 l indirizzo dell unità. Esso deve coincidere con quello dell FM 455 S introdotto nella Configurazione HW. Controllare nella Configurazione HW il clock dell allarme di schedulazione dell OB 35. Come tempo di esecuzione deve essere impostato 100 ms. Test del regolatore con il circuito e il registratore Al circuito si arriva se nella superficie di parametrizzazione dell FM 455 S con Test > Circuito si apre il DB di istanza 31 del programma di esempio. Con il circuito si possono preimpostare setpoint e valori manuali per poter così testare il regolatore. Al registratore si arriva se nella superficie di parametrizzazione dell FM 455 S con Test > Registratore si apre il DB di istanza 31 del programma di esempio. Con il registratore si può ad esempio effettuare una registrazione della curva di un gradino del setpoint. Per quanto riguarda il circuito e il registratore, consultare anche la Guida in linea (pulsante? della finestra in questione). Avvertenza: La commutazione sul setpoint PG e sul valore regolante PG avviene nel regolatore a passi tramite le variabili SP_OP_ON, SP_OP, LMNSOPON, LMNUP_OP e LMNDN_OP dell FB 31 PID_FM. Esse sono riservate per questa funzione e non vanno quindi usate nel programma utente. -6

7 Ottimizzazione del regolatore PID Nel regolatore a passi va prima misurato il tempo di regolazione del motore. Aprire a tale scopo nella superficie di parametrizzazione con Test > Misura tempo di regolazione motore il DB di istanza 31 del programma di esempio. Se non si impiegano segnali di riscontro del servomotore o se il proprio processo non sopporta l apertura e la chiusura a fine corsa della valvola regolante, si deve allora parametrizzare il tempo di regolazione e cliccare poi il pulsante OK. Se si impiegano i segnali di riscontro del servomotore, se essi sono stati collegati con l FM 455 S e se si desidera misurare il tempo di regolazione, scegliere allora Segnali di riscontro del servoazionamento. Seguire le istruzioni della finestra Misura tempo di regolazione motore e commutare il segnale regolante su PG. Per avviare la misurazione, cliccare nella finestra Misura tempo di regolazione motore sul pulsante Start e qui, nella finestra delle avvertenze Misura tempo di regolazione motore che seguirà, sul pulsante OK. A questo punto verrà misurato il tempo per l apertura e la chiusura della valvola regolante. Non appena il risultato viene visualizzato, azionare nelle finestre Misura tempo di regolazione motore e Chiudi circuito il pulsante OK. Nella finestra Misura tempo di regolazione motore visualizzata, si possono modificare i valori per la durata minima dell impulso e della pausa. Con Sistema di destinazione > Carica si trasferiscono i valori nel DB di istanza dell FB 31 PID_FM e da lì nell FM 455 S. Con Test > Ottimizzazione regolatore aprire nella superficie di parametrizzazione il DB di istanza 31 del programma di esempio. Seguire le istruzioni della finestra delle avvertenze Ottimizzazione regolatore : Con Valore regolante commutare su PG e fare clic sul pulsante Invia. Nella finestra Ottimizzazione regolatore: preparazione rilevamento dati che adesso compare, accettare le preimpostazioni con OK. Nella finestra delle avvertenze compare l invito a spostare il setpoint sul punto di lavoro. Con il pulsante Invia si imposta ad esempio come punto di lavoro un setpoint di 0 %. Una volta che il valore istantaneo si è stabilizzato, si può azionare anche nella finestra delle avvertenze Ottimizzazione del regolatore il pulsante OK. Introdurre nel circuito un setpoint del 30 % e fare clic sul pulsante Invia. Il rilevamento dati è adesso in corso. Bisogna ora attendere fino a che il programma non riconosce che il valore istantaneo si è stabilizzato. L intervallo perché ciò avvenga sembra un po lungo. Al valore istantaneo viene comunque spesso sovrapposto un rumore del valore di misura. Per raggiungere, nonostante il rumore del valore di misura, una buona impostazione del regolatore, l intervallo fino alla conclusione del rilevamento dati è stato scelto, per motivi di sicurezza, un po più lungo. Non appena nella finestra Ottimizzazione del regolatore compare l avvertenza Eliminare l eccitazione, chiudere il circuito con Chiudi e chiudere anche la finestra delle avvertenze Chiudi circuito con OK. La finestra che segue mostra i parametri rilevati del processo e della regolazione e permette di selezionare un regolatore PI. Scegliere il pulsante Carica PI e, nella finestra Scrittura parametri all ottimizzazione del regolatore visualizzata, premere il pulsante Sì. I parametri della regolazione rilevati sono adesso memorizzati nella gestione dei dati offline del proprio progetto e nel DB di istanza dell FB 31 PID_FM; tramite il set del parametro LOAD_PAR in questo DB di istanza, sono anche già stati trasferiti all FM 455 S. Non dimenticare di trasferire nei dati di sistema della CPU i parametri modificati della gestione dei dati offline del proprio progetto. Ciò si può effettuare solo con la tabella di configurazione dell applicazione Configurazione HW. Se ci si dimentica di eseguire questa operazione, al prossimo passaggio di stato della CPU da STOP a RUN l FM 455 S verrà parametrizzata di nuovo con i vecchi parametri della regolazione. Si ricorda, in questo contesto, anche il prodotto SIMATIC PID Self Tuner (Numero di ordinazione 6ES AA02-0YX0). Si tratta di un blocco funzionale per l ottimizzazione di regolatori PID, adatto in particolare per processi di controllo della temperatura. Consultare anche le informazioni in Internet al sito (tedesco) o http.//...&lang=en (inglese). -7

8 Ottimizzazione del regolatore di temperatura Ulteriori informazioni su questo argomento si trovano nel Capitolo 3.8 del manuale Unità di regolazione FM 455 e nella Guida in linea. Diagnostica A causa di errori nella parametrizzazione o nel cablaggio, o a causa di un guasto del trasduttore, possono presentarsi degli errori che l FM 455 S segnala con il LED di errore cumulativo. Consultare il Capitolo 12 del manuale Unità di regolazione FM 455 per la diagnostica di tali errori. Esempi Il progetto FM_PIDEx contiene ulteriori esempi orientativi che possono essere adattati alla propria applicazione. -8