FM458-1DP SIMATIC FM458-1 DP

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1 Deckblatt Verwendung der IM174 am taktsynchronen PROFIBUS einer FM458-1DP SIMATIC FM458-1 DP und IM174 FAQ März 2010 Service & Support Answers for industry.

2 Fragestellung Dieser Beitrag stammt aus dem Service&Support Portal der Siemens AG, Sector Industry, Industry Automation and Drive Technologies. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments. Frage Wie können Sie eine betreiben? Antwort Folgen Sie zur umfassenden Beantwortung dieser Frage den in diesem Dokument aufgeführten Handlungsanweisungen und Hinweisen. 2 Version, Beitrags-ID:

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Projektierung in der HW Konfiguration Berechnung des Telegrammaufbaus Allgemeines Beispiel 1 zum Telegrammaufbau Beispiel 2 zum Telegrammaufbau Excel Dokument Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP Einrichten der PROFIBUS - DP Schnittstelle (X3) der FM458-1 DP Projektieren der verzögerten Synchronisation Implementierung des IM174 Telegrammverkehrs Auslesen/Schreiben der achsspezifischen Standardtelegramme Einrichten der digitalen Ein-/Ausgänge Interpretieren der Daten Version, Beitrags-ID:

4 1 Einführung 1 Einführung In dieser Beschreibung soll erläutert werden, dass es mit wenigen Schritten möglich ist, die IM174 auch an einer FM458-1 DP zu betreiben. Die Verwendung einer IM174 an einer FM458-1 DP bietet folgende Vorteile: Die IM174 ist die kostengünstige Lösung für die einfache Anbindung von 4 Schrittmotoren bzw. 4 Antrieben mit analoger Sollwertschnittstelle mit Inkremental-/Absolutwertgebern je Slave über einen taktsynchronen PROFIBUS DP. Die IM174 arbeitet auf dem PROFIdrive Profil und verwendet daraus die Standardtelegramme 3 und 81. Beide Telegrammtypen können mit der FM458-1DP gelesen/beschrieben werden. Um die IM174 an dem taktsynchronen PROFIBUS einer FM458-1 DP (nicht an den Anschlüssen einer EXM 448) betreiben zu können, müssen die im folgenden beschriebenen Einstellungen bzw. Projektierungen vorgenommen werden. 4 Version, Beitrags-ID:

5 2 Projektierung in der HW Konfiguration 2 Projektierung in der HW Konfiguration Ausgangspunkt ist die Hardwarekonfiguration eines SIMATIC S7-400 Systems mit einer FM458-1 DP und taktsynchronem PROFIBUS. Für die Projektierung einer FM458-1 DP wird zusätzlich zu STEP7 eine D7-SYS Installation mit CFC vorausgesetzt. Abbildung 2-1: Konfiguration des Beispiels Damit das Programm der FM458-1DP taktsynchron zum PROFIBUS DP läuft, müssen folgenden Einstellungen vorgenommen werden. Der Grundtakt T0 wird nicht durch die FM erzeugt, sondern synchronisiert sich auf die Quelle "PROFIBUS DP Empfangsdaten bereit" auf. Die anzugebende Ersatzabtastzeit muss hier mit der Busumlaufzeit übereinstimmen. Die Abtastzeit der Task T1 muss gleich der Grundabtastzeit T0 sein. Die IM174 arbeitet auf dem PROFIdrive Profil und verwendet daraus die Standardtelegramme 3 oder 81 für je eine Achse/Geber. Hinweis Details über die Konfiguration der IM174 finden Sie im Gerätehandbuch Dezentrale Peripherie PROFIBUS-Baugruppe IM 174 Version, Beitrags-ID:

6 3 Berechnung des Telegrammaufbaus 3 Berechnung des Telegrammaufbaus 3.1 Allgemeines Ein PROFIdrive Standardtelegramm 3 besteht aus 5 Worten in Senderichtung und 9 Worten in Empfangsrichtung. Das Telegramm 81 besteht aus 2 Worten in Senderichtung und 6 Worten in Empfangsrichtung. Zusätzlich werden in beide Richtungen (Master Slave) noch je 1 Wort für digitalen Ein-/Ausgänge übertragen. Entsprechend der Projektierung wird die IM174 in der Hardware-Konfiguration parametriert. In den Einstellungen der IM174 unter dem Punkt "Konfiguration" wird die Verwendung der Telegramme festgelegt (Vorbesetzung ist für alle 4 Achsen Standardtelegramm 3). Aus der Kombination dieser Telegramme ergeben sich unterschiedliche PROFIBUS - DP Telegrammlängen der IM174. Die nachfolgend berechneten Werte sind wichtig für die Projektierung der FM458-1DP in CFC, um eine stabile Master-Slave Kommunikation implementieren zu können. 3.2 Beispiel 1 zum Telegrammaufbau In diesem Beispiel werden 4 Telegramme vom Typ Standard Telegramm 3 und ein digital I/O verwendet. Abbildung 3-1: Telegrammauswahl Beispiel 1 Die Berechnung der Telegrammlänge erfolgt folgendermaßen: Telegrammlänge Senderichtung (Sollwerte/Steuerworte/digitale Ausgänge): 4 * 5 Worte + 1 Wort = 21 Worte (42 Byte) 6 Version, Beitrags-ID:

7 3 Berechnung des Telegrammaufbaus Telegrammlänge Empfangsrichtung (Istwerte/Zustandsworte/digitale Eingänge) 4 * 9 Worte + 1 Wort = 37 Worte (74 Byte) Sende-/ Empfangsrichtung = 42 Byte/74 Byte 3.3 Beispiel 2 zum Telegrammaufbau In diesem Beispiel sind die Achsen 1 und 2 mit dem Standard Telegramm 3 und die Achsen 3 und 4 mit dem Standard Telegramm 81 (externer Geber) projektiert. Zusätzlich ist auch hier ein digital I/O vorhanden. Abbildung 3-2: Telegrammauswahl Beispiel 2 Telegrammlänge Senderichtung: 2 * 2 Worte + 2 * 5 Worte + 1 Wort = 15 Worte (30 Byte) Telegrammlänge Empfangsrichtung: 2 * 6 Worte + 2 * 9 Worte + 1 Worte = 31 Worte (62 Byte) Sende-/ Empfangsrichtung = 30 Byte/ 62 Byte 3.4 Excel Dokument Das in diesem FAQ beigefügten Excel - Dokument ( _IM174_PROFIdrive_Telegram.xls) berechnet alle relevanten Parameter der ausgewählten Telegramme (Offset Empfang, Offset Senden, Startadresse digitale Ein-/Ausgänge). Es sollte bedacht werden, dass das Tool nur im Falle einer Erstkonfiguration eines IM174 Slaves korrekte Werte liefert. Sollte die Konfiguration in HW Konfig geändert werden, kann es vorkommen, dass die Achstelegramme nicht in der Reihenfolge der Achsnummerierung im IM174 Telegramm liegen. Durch die Auswahl des Tabellenblattes können Sie in der Exceldatei die Sprache auf deutsch umstellen. Version, Beitrags-ID:

8 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP 4.1 Einrichten der PROFIBUS - DP Schnittstelle (X3) der FM458-1 DP In einer FM458-1 DP übernimmt ein extra Baustein "@PRODP die Initialisierung und Überwachung des PROFIBUS an der Schnittstelle X3. Einfügen des Bausteins "SpezKomm" "@PRODP" in eine Task mit einer Abtastzeit (TA) von 32 ms TA 256 ms. 4.2 Projektieren der verzögerten Synchronisation Für die Projektierung der verzögerten Synchronisation auf den PROFIBUS DP Zyklus, müssen die Bausteine PDE (Einschaltverzögerung) und DTS (Verzugszeit der Synchronisation) benutzt werden. (siehe Abbildung 4-1) Einfügen und Parametrieren des Bausteins "PDE" Einfügen und Parametrieren des Bausteins "DTS" Hinweis Ohne das Aufsynchronisieren schalten sich die IM's zyklisch ab. Das Aufsynchronisieren muss nach einem Ausfall und Wiederkehr der Quelle wiederholt werden, da sonst im "Notbetrieb" mit der Ersatzabtastzeit weitergearbeitet wird. 4.3 Implementierung des IM174 Telegrammverkehrs Einfügen und Parametrieren des Bausteins "CRV_P" zu Beginn der Task T1 (T1 = T0) CTS Verbindung auf "FM4581DP.X3" (bestehend aus dem vergebenen Namen der FM458-1DP Baugruppe in HW Konfig und der Schnittstelle) AR = 'READ.3.0' "READ" ist ein Kanalname (maximal 6-stellig) - je Slave muss ein eindeutiger Kanalname vergeben werden! "3" entspricht der PROFIBUS - Adresse des IM Adressstufe "0" oder "1" (muss vorhanden sein, wird aber nicht ausgewertet) MOD = 'I' EN = 1 NBY = 74 (Beispiel 1) bzw. 62 (Beispiel 2) 8 Version, Beitrags-ID:

9 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP Einfügen und Parametrieren des Bausteins "CTV_P" am Ende von Task T1 CTS Verbindung auf "FM4581DP.X3" AR = 'WRITE.3.0' MOD = 'I' EN = 1 NBY = 42 (Beispiel 1) bzw. 30 (Beispiel 2) In der folgenden Abbildung sind die letzten 3 Schritte als CFC Beispiel hinterlegt. Abbildung 4-1: CFC Beispiel der Implementierung des IM174 Telegrammverkehrs Der Funktionsbaustein PROFIBUS central initialisiert und überwacht die PROFIBUS-DP Kopplung Die Bausteine DP Sync delay und DP sync stellen eine einschaltverzögerte Synchronisation der Grundabtastzeit auf den taktsynchronen PROFIBUS-DP Zyklus da. Version, Beitrags-ID:

10 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP Der Baustein READ DP 3 dient zum Einlesen des 74 Byte großen IM174 Telegramms von Slave 3. Der Baustein WRITE DP 3 dient zum Senden des 42 Byte großen IM174 Telegramms zum Slave Auslesen/Schreiben der achsspezifischen Standardtelegramme Die folgenden Bausteine müssen für jeden Antrieb/Geber einzeln eingefügt und parametriert werden. Die Offsetangaben ergeben sich aus der Position der Achse/des Gebers im IM174 Telegramm. Die entsprechenden Werte können über das bereitgestellte Excel - Dokument ermittelt werden. Einfügen und Parametrieren des Bausteins "RCVPD" für Achse x (x = 1..4) in T1 PTR verbinden mit "CRV_P" "PTR" OFF = 18 (Beispiel 1 und 2 Achse 2) TLG = 3 (Beispiel 1) Einfügen und Parametrieren des Bausteins "DRVIF2" in T1 SW1 verbinden mit RCVDP ST1 SW2 verbinden mit RCVDP ST2 Einfügen und Parametrieren des Bausteins "SNDPD" für Achse x (x = 1..4) in T1 PTR verbinden mit "CTV_P" "PTR" CT1 verbinden mit "DRVIF2" "CT1" CT2 verbinden mit "DRVIF2" "CT1" OFF = 10 (Beispiel 1 Achse 2) TLG = 3 (Beispiel 1) In der folgenden Abbildung ist die CFC Projektierung für Achse 2 (Beispiel 1 und 2) zu sehen. 10 Version, Beitrags-ID:

11 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP Abbildung 4-2: CFC Projektierung für Achse 2 Der Baustein RCV Drive 2 dient zum Auslesen des PROFIdrive Standarttelegramm 3 aus dem IM174 PROFIBUS-DP Telegramm ab der Adresse 18. Der Ausgang G11 gibt die aktuelle Geberposition und der Ausgang y (optional) den Drehzahlwert an. Der Baustein Drive 2 ist die Antriebsschnittstelle. Dieser Funktionsbaustein dient der Anbindung von Antrieben entsprechend der Spezifikation des PROFIdrive Profils. Der Baustein SND Drive 2 dient zum Schreiben des PROFIdrive Standarttelegramms 3 in das IM174 PROFIBUS-DP Telegramm ab der Adresse 10. Mit der Variablen y wird der Drehzahlsollwert an den Antrieb übergeben. Version, Beitrags-ID:

12 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP 4.5 Einrichten der digitalen Ein-/Ausgänge Die letzten zwei Byte des IM174 Telegramms bilden die digitalen Ein- bzw. Ausgänge. In der folgenden Abbildung ist eine mögliche CFC Konfiguration für das Schreiben bzw. das Auslesen der digitalen E/A's gegeben. Die Parameter 1 und 2 (rote Ziffern in Chart) in den nachfolgenden Abbildungen sind aus dem Excel - Dokument "PROFIdrive - Telegrammaufbau I/O" entnommen. Abbildung 4-3: Auslesen der digitalen Eingänge Die Bausteine READ_DI_BYTE_1 und READ_DI_BYTE_2 dienen zum Auslesen der digitalen Eingänge aus den letzten beiden Byte des IM174 Telegramm Der abschließende READ_BIT Baustein bearbeitet das bitweise Auslesen der digitalen Eingänge 12 Version, Beitrags-ID:

13 4 Projektierung der Kommunikation des Bausteinordners der FM458-1 DP Abbildung 4-4: Schreiben der digitalen Ausgänge Der Baustein WRITE_BIT dient zur Eingabe der digitalen Ausgänge Die Bausteine WRITE_DO_BYTE_1 und WRITE_DO_BYTE_2 dienen zum Schreiben der Ausgänge auf die letzten beiden Bytes des IM174 Telegramms 4.6 Interpretieren der Daten Als Empfangsdaten von einem IM174 erhält man je Achse/Geber den Istwert der Geberposition (Bezeichnung im PROFIdrive Telegramm 3/81 "G1_XIST1") Drehzahlistwert (optional bei Aktivierung der Berechnung in HW Konfig) 10 digitale Eingänge Zu einer IM174 kann man folgende Werte senden einen Drehzahlsollwert (Nur bei PROFIdrive Telegramm 3 Bezeichnung "NSOLL_B") 8 digitale Ausgänge Version, Beitrags-ID: