Area FA AE Specifica tecnica STM015 Cliente: FA AE Prodotto: FX3U / FR-D720 Test comunicazione RS485 PLC- Inverter con istruzioni dedicate Mod. FA_STM_00 Data: 02.04.09 Pag. 1/24 STM015.doc Rev. 00 Preparato da: Verificato da: Firme Ciscato Mirko Firma digitale Porta Carlo Firma digitale
SOMMARIO 1 Introduzione...4 2 Configurazione utilizzata e connessioni...5 2.1 Caratteristiche della comunicazione... 6 3 Progetto software...7 3.1 Invio comandi inverters... 8 3.2 Monitor variabili inverters... 8 3.3 Sequenza di istruzioni usata... 9 3.3.1 Invio comandi... 9 3.3.2 Richiesta informazioni agli inverters... 10 4 Metodologia delle prove effettuate...11 4.1 Tipologia delle prove... 11 5 Risultati...12 5.1 Note... 12 6 Dettagli dei test...13 6.1 TEST A Invio del solo RUN COMMAND (FREQUENZA GIA IMPOSTATA DA SERIALE E DISATTIVATA)... 13 6.1.1 TEST A Scan time: 0,6 ms... 13 6.1.2 TEST A Scan time: 15 ms... 14 6.1.3 TEST A Scan time: 30 ms... 14 6.2 TEST B Invio del solo SETPOINT FREQUENZA (INVERTER IN MARCIA MA RUN COMMAND SERIALE DISATTIVATO)... 15 6.2.1 TEST B Scan time: 0,6 ms... 15 6.2.2 TEST B Scan time: 15 ms... 16 STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 2 di 24
6.2.3 TEST B Scan time: 30 ms... 16 6.3 TEST C Invio SETPOINT FREQUENZA con comando RUN COMMAND sempre attivo 17 6.3.1 TEST C Scan time: 0,6 ms... 17 6.3.2 TEST C Scan time: 15 ms... 18 6.3.3 TEST C Scan time: 30 ms... 18 6.4 TEST D Invio SETPOINT FREQUENZA con comandi RUN COMMAND e STATUS MONITOR sempre attivi... 19 6.4.1 TEST D Scan time: 0,6 ms... 19 6.4.2 TEST D Scan time: 15 ms... 20 6.4.3 TEST D Scan time: 30 ms... 20 6.5 TEST E Invio RUN COMMAND con STATUS MONITOR sempre attivo e ottimizzazione comunicazione... 21 6.5.1 TEST E Scan time: 0,6 ms... 21 6.5.2 TEST E Scan time: 15 ms... 22 6.5.3 TEST E Scan time: 30 ms... 22 7 Conclusioni...23 8 Documenti correlati...24 STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 3 di 24
1 Introduzione Scopo: Verifica dei tempi di comunicazione tra plc FX3U e inverter FR-D collegati via seriale RS485 STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 4 di 24
2 Configurazione utilizzata e connessioni Materiale impiegato: 1 PLC FX3U-48MT/ESS. 1 scheda FX3U-485ADP 1 HUB FR-RJ45-HUB10 + resistenza di terminazione FR-RJ45-TR 8 Inverters FR-D720S 100EC collegati a stella con l HUB Lunghezza cavi di collegamento: circa 2 metri STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 5 di 24
2.1 Caratteristiche della comunicazione Le pecifiche della scheda di comunicazione FX3U-485ADP permettono di gestire la comunicazione di massimo 8 inverters in Inverter Computer Link (figura sotto). Tale tipo di comunicazione risente del ciclo di scansione PLC nella trasmissione dati, e precisamente la legge che regola lo scambio dei dati viene riassunta nel manuale FX Series User s Manual / Data Communication Edition Revision C, Cap 2.2.3, di cui viene riportato un estratto in figura seguente: STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 6 di 24
3 Progetto software Il codice di gestione della comunicazione per effettuare il test è stato scritto usando le funzioni di controllo integrate nel PLC e riassunte nella figura sotto: Il flusso del codice viene gestito utilizzando alcuni dei dispositivi elencati nella tabella che segue: In particolare, M8029 fornisce l indicazione del completamento dell istruzione alla quale è legato; M8152 (M8157 per CH2) e D8152 (D8157 per CH2) indicano la presenza di un errore e il relativo codice nella comunicazione con gli inverter; M8153 (M8158 per CH2) e D8153 (D8158 per CH2) forniscono il passo di programma in corrispondenza del quale si trova l istruzione che ha generato l errore. In allegato viene inserito il progetto con il codice sorgente utilizzato per i test. STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 7 di 24
3.1 Invio comandi inverters Il blocco di codice rappresentato in figura è necessario per l invio dei comandi motore agli 8 inverter. Gli 8 comandi riguardanti ciascun inverter sono stati inseriti in modo similare a quello dell immagine seguente (vedere codice progetto allegato): 3.2 Monitor variabili inverters Il monitoraggio delle variabili di funzionamento dei singoli inverters è stato ottenuto con istruzioni simili a quella della figura seguente, adattate a ciascun inverter e ciascuna variabile monitorata: STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 8 di 24
3.3 Sequenza di istruzioni usata 3.3.1 Invio comandi Secondo la sequenza di figura, su M120 ON viene inviato alla memoria RAM di ciascun inverter il setpoint di frequenza. L ordine di esecuzione dei comandi va dall inverter 1 all 8. Una volta ricevuta la risposta dall inverter 8 il flag M120 viene resettato. Da rilevazioni effettuate con uno analizzatore di rete, si è verificato che, con codice scritto in questo modo, ciascun comando viene inviato una sola volta all inverter e viene aspettata la risposta dell inverter prima di inviare il comando seguente (immagine seguente: invio setpoint di frequenza). In tabella sotto si può vedere la sequenza ordinata selettivamente per ciascun inverter (codice ASCII): Comando inverter 1 --> Risposta inverter 1 --> Comando inverter 2 --> Risposta inverter 2 --> Comando inverter 3 --> Risposta inverter 3 --> Comando inverter 4 --> Risposta inverter 4 --> Comando inverter 5 --> Risposta inverter 5 --> Comando inverter 6 --> Risposta inverter 6 --> Comando inverter 7 --> Risposta inverter 7 --> Comando inverter 8 --> Risposta inverter 8 --> 05 30 31 45 44 30 30 42 42 38 30 36 0D 06 30 31 0D 05 30 32 45 44 30 30 42 42 38 30 37 0D 06 30 32 0D 05 30 33 45 44 30 30 42 42 38 30 38 0D 06 30 33 0D 05 30 34 45 44 30 30 42 42 38 30 39 0D 06 30 34 0D 05 30 35 45 44 30 30 42 42 38 30 41 0D 06 30 35 0D 05 30 36 45 44 30 30 42 42 38 30 42 0D 06 30 36 0D 05 30 37 45 44 30 30 42 42 38 30 43 0D 06 30 37 0D 05 30 38 45 44 30 30 42 42 38 30 44 0D 06 30 38 0D STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 9 di 24
3.3.2 Richiesta informazioni agli inverters Come si vede dal codice sotto, la richiesta informazioni agli inverter è fatta in modo continuativo su M140 ON. Anche qui la sequenza dei messaggi va dalla richiesta al primo inverter fino al nr.8, attendendo prima la risposta di ciascun inverter. Con tale codice, i comandi e la richiesta informazioni vengono gestiti senza un ordine di priorità, influendo in modo casuale sulle tempistiche rilevate. STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 10 di 24
4 Metodologia delle prove effettuate 4.1 Tipologia delle prove Il codice del progetto allegato gestisce 4 differenti comandi inviati verso tutti e 8 gli inverters collegati. Nell ordine: 1. Invio comando di SETPOINT FREQUENZA su RAM inverter (HED) 2. Invio comandi di RUN COMMAND (HFA) 3. Invio richiesta di STATUS MONITOR (H7A) 4. Invio richiesta di OUTPUT FREQUENCY (H6F) Questi comandi sono stati attivati e disattivati ad hoc per ottenere dei test significativi riguardanti varie condizioni di lavoro: TEST A Invio del solo RUN COMMAND (FREQUENZA GIA IMPOSTATA DA SE- RIALE E DISATTIVATA) (simulazione marcia contemporanea) TEST B Invio del solo SETPOINT FREQUENZA (INVERTER IN MARCIA MA RUN COMMAND SERIALE DISATTIVATO) (simulazione variazione frequenza contemporanea) TEST C Invio SETPOINT FREQUENZA con comando RUN COMMAND sempre attivo TEST D Invio SETPOINT FREQUENZA con comandi RUN COMMAND e STATUS MONITOR sempre attivi TEST E Invio RUN COMMAND con STATUS MONITOR sempre attivo e ottimizzazione del codice per gestione priorità sui comandi I test sono stati fatti variando i tempi di scansione del PLC, e precisamente con tempi di 0,6 ms, 15 ms, 30 ms. La rilevazione dei tempi è stata fatta con un oscilloscopio, misurando il tempo trascorso dall invio del comando al primo inverter all attivazione dell ottavo. Questa misurazione comprende quindi tutti i tempi dovuti all elaborazione del codice e la gestione dei messaggi da parte della seriale. Il Capitolo seguente riassume i risultati ottenuti. STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 11 di 24
5 Risultati I tempi ottenuti durante i vari test sono riassunti nella tabella riportata sotto. TEST CICLO A RUN B FREQ C FREQ + RUN D FREQ + RUN + STATUS E RUN + STATUS ottimizzato 0,6 ms 300 300 340-600 380-780 300-400 15 ms 360 380 440-660 500-1200 400-660 30 ms 670 700 800-1200 1200-1640 650-900 5.1 Note I tempi sono relativi all attuazione da parte di TUTTI gli 8 inverters del comando PLC inviato: diminuendo il numero di inverters, diminuisce anche il tempo necessario per l attuazione del comando. Tali tempi sono da considerare rilevazioni medie, dipendenti dal momento in cui è stato dato lo start ai comandi. Infatti poiché alcuni test hanno dei comandi sempre attivi, i tempi aumentano o diminuiscono a seconda che l esecuzione di tali comandi sia terminata o meno. Ottimizzando il codice con una gestione prioritaria per l invio dei comandi di RUN e FREQUENZA (test E), si nota che i tempi si avvicinano a quelli di gestione di un solo tipo di comando (test A e B), pur potendo eseguire diverse funzioni sugli inverter. All aumentare del tempo di ciclo PLC, aumenta anche il tempo necessario per completare le istruzioni verso gli inverters. STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 12 di 24
6 Dettagli dei test 6.1 TEST A Invio del solo RUN COMMAND (FREQUENZA GIA IMPOSTATA DA SERIALE E DISATTIVATA) 6.1.1 TEST A Scan time: 0,6 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 13 di 24
6.1.2 TEST A Scan time: 15 ms 6.1.3 TEST A Scan time: 30 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 14 di 24
6.2 TEST B Invio del solo SETPOINT FREQUENZA (INVERTER IN MARCIA MA RUN COMMAND SERIALE DISATTIVATO) 6.2.1 TEST B Scan time: 0,6 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 15 di 24
6.2.2 TEST B Scan time: 15 ms 6.2.3 TEST B Scan time: 30 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 16 di 24
6.3 TEST C Invio SETPOINT FREQUENZA con comando RUN COMMAND sempre attivo 6.3.1 TEST C Scan time: 0,6 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 17 di 24
6.3.2 TEST C Scan time: 15 ms 6.3.3 TEST C Scan time: 30 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 18 di 24
6.4 TEST D Invio SETPOINT FREQUENZA con comandi RUN COMMAND e STATUS MONITOR sempre attivi 6.4.1 TEST D Scan time: 0,6 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 19 di 24
6.4.2 TEST D Scan time: 15 ms 6.4.3 TEST D Scan time: 30 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 20 di 24
6.5 TEST E Invio RUN COMMAND con STATUS MONITOR sempre attivo e ottimizzazione comunicazione 6.5.1 TEST E Scan time: 0,6 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 21 di 24
6.5.2 TEST E Scan time: 15 ms 6.5.3 TEST E Scan time: 30 ms STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 22 di 24
7 Conclusioni I test hanno evidenziato un incremento dei tempi di comunicazione dipendente da diversi fattori tra loro indipendenti. In particolare: 1. Numero degli Inverters pilotati 2. Numero di messaggi scambiati in modo continuo tra PLC ed Inverters 3. Tempo di scansione del ciclo di programma PLC Come si può vedere dalle tabelle dei tempi misurati, questi variano al variare di queste 3 situazioni. La prontezza di risposta degli Inverters ai comandi dipende quindi dalle richieste che vengono inviate in rete e anche dalla modalità di scrittura del codice PLC che le gestisce. STM015 rev.00 Data: 02.04.09 pag. 23 di 24
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