EL70x1 en mode position. Mise en œuvre rapide. VERSION : Beta / DATE : 31 Juillet 2011

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1 - EL70x1 en mode position Mise en œuvre rapide VERSION : Beta / DATE : 31 Juillet 2011

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3 Les bornes EL70x1 permettent de contrôler des moteurs pas à pas. Soit la consigne est générée par une tâche NC, soit la borne gère l intégralité du positionnement et est commandée par le PLC. Ce manuel explique de manière pratique les différentes étapes pour : - câbler et configurer (Chapitre 1) puis - tester la régulation de la borne à l aide d une tâche NC Online (Chapitre 2) Ensuite, ce manuel indique comment implémenter L UN OU L AUTRE mode : - Chapitre 3 : commande par tâche PLC, le positionnement étant géré par la borne (ce mode est limité à des déplacements simple type points à points). - Chapitre 4 : pilotage par une tâche NC (ce mode offre toute la puissance des librairies motion TcMC.lib ou TcMC2.lib) Enfin, une dernière partie aborde l aide au diagnostic (Chapitre 5) Pour des informations plus complètes, consulter la documentation officielle. 1 Documentation et configuration Documentations Câblage Paramétrage TwinCAT System Manager - IO 5 2 Pilotage par tâche NC Online Paramétrage NC - Configuration Test Online NC Configuration 9 3 Pilotage par tâche NC 10 4 Commande par tâche PLC Sélection du process image Implémenter la Startup-List Sélection programme PLC Control Liaison des E/S Test programme PLC Pour aller plus loin : 14 5 Outils de diagnostic NC Configuration IO Configuration Retour au réglage usine Vérification Firmware et forçage nouveau FW 19 Page 3 EL70x1

4 1 Documentation et configuration 1.1 Documentations Documentation offline Borne stepper sur Ethercat Beckhoff Information System / Fieldbus Components / Ethercat Terminals / EL70x1 Stepper Motor Interfaces Documentation Online Borne stepper sur Ethercat Câblage Il faut une carte réseau dédiée à Ethercat - Câblage moteur : alimentation externe, respecter les sections sur les bornes 4 8 de câble minimum de 4A/mm², deuxième entrée d alimentation selon modèle (voir doc. complète). - Câblage codeur : alimentation interne, s assurer de la continuité des power contacts EL70x1 Page 4

5 1.3 Paramétrage TwinCAT System Manager - IO Paramétrage standard sous I/O Configuration Choisir système cible Passer en Config Mode, ne pas activer le Free Run Scanner la configuration (Pour toute méconnaissance sur ces étapes, se référer à la documentation Twincat_IO.pdf) Paramétrage I/O spécifique borne stepper Cliquer droit dans Startup, importer le fichier StartUpListEL70x1_NC.xml ou StartUpListEL70x1_PLC.xml StartUpListEL70x1_NC.xml Cette startup list contient le paramétrage minimal nécessaire au paramétrage Page 5 EL70x1

6 .Vérifier et adapter impérativement les paramètres moteur, laisser les autres paramètres par défaut (la valeur est à entrer en hexa en inversant poids faible et poids fort) Paramètre Courent max Courant nominal Tension nominale Résistance bobinage /phase Nombre de pas /tour valeur par défaut (Unité) 0x1388 (5000) = 5A 0x09C4 (2500) = 2,5 A 0xC350(50000) = 50V 0x0064 (100) = 0,1 Ohm 0x00C8(200) =200 pas/tr AS-1010 AS-1020 AS-1030 AS-1050 AS A 0x07D0 (2000) 1A 0x03E8 (1000) 4,1 Ohm 0x0199(410) 2A 0x07D0 (2000) 1A 0x03E8 (1000) 4,8 Ohm 0x01E0(480) 3A 0x0BB8 (3000) 1,5A 0x05DC (1500) 24 à 50 VDC 24V 0x5DC0(24000) 0,8 Ohm 0x0050(80) 0x00C8(200) =200 pas/tr 10A 0x2710 (10000) 5A 0x1388 (5000) 0,28 Ohm 0x001C(28) 10A 0x2710 (10000) 5A 0x1388 (5000) 0,36 Ohm 0x0024(36) Incrément codeur : nombre de d incrément pour un tour codeur Kp, Ki, Ka factor : Gain proportionnel, intégral et composante d accélération de la boucle de courant Operation mode : Valeur 0 (Automatic) ou 1 (Direct Velocity) pour pilotage par tâche NC le système attend une consigne de vitesse, valeur 3 (Position Controller) pour tâche PLC, gestion de la position par la borne elle-même Pilotage par tâche NC Speed range : selon le type de stepper, on peut augmenter le nombre de Fullsteps et donc la plage de vitesse maximum, utilisable pour les applications demandant des grandes vitesses et très faible couple Feedback type : 0x00 = boucle fermée (codeur) ; 0x01 = boucle ouverte 2 Pilotage par tâche NC Online 2.1 Paramétrage NC - Configuration EL70x1 Page 6

7 Cliquer droit sur NC - Configuration, Append Task Cliquer droit sur Axes, Append Axis (axe type Continuous Axis) Lier le stepper souhaité grâce au bouton Link to (all Types) Paramétrage codeur : mise à l échelle et filtre Rappel : calcul du facteur de mise à l échelle (Scaling Factor) Avec bouclage codeur : SF = distance par tour moteur / incréments par tour codeur x 4 = 360 / 1024 x 4 = mm / INC Sans bouclage codeur : SF = distance par tour moteur / nb de pas moteur x micro steps = 360 / 200 x 64 = mm / INC Paramétrage vitesse de référence et désactivation erreur de poursuite Rappel : calcul de la vitesse de référence (Reference Velocity) Vref = Fréquence de base / Fréquence moteur x constante d avance = 2000 (Fullsteps/s) / 200 (Fullsteps/tr) *360 ( /t r) = 3600 /s Page 7 EL70x1

8 Désactiver l erreur de poursuite ou augmenter le seuil peut entrainer des dommages sur le moteur et/ou la machine et autres composants adjacents. Il faut réactiver cette surveillance après validation des boucles de régulation EL70x1 Page 8

9 2.2 Test Online NC Configuration Activation configuration Activer la configuration et vérifier que le système cible est en mode Run (Affichage RTime x%) Déblocage de l axe Débloquer l axe par le bouton Set puis All (on peut limiter l Override à 10% par prudence) Page 9 EL70x1

10 2.2.3 Mode vitesse fixe et positionnement Test mode vitesse : activer les boutons de petite et grande vitesse en marche arrière (F1, F2) et avant (F3, F4) Test mode positionnement aller-retour : renseigner les 3 paramètres de mode, position et vitesse puis appliquer avec Start Lien pour plus d information 3 Pilotage par tâche NC La tâche NC permet de réaliser toutes les fonctions de positionnement disponibles dans la librairie Motion. TcMc.lib et TcMc2.lib. Le pilotage par tâche NC permet donc de réaliser des applications de positionnement complexe. C est la tâche NC qui calcule le profil de positionnement et envoie une consigne de vitesse à la borne stepper (donc c est la tâche NC qui calcule les rampes d accélération et décélération) Un exemple de pilotage par tâche NC est disponible sur Beckhoff Information System. Télécharger l exemple «Example_NC_Stepper_Interface.zip» disponible sous Beckhoff Information System offline Beckhoff Information System / Fieldbus Components / Ethercat Terminals / EL70x1 Stepper Motor Interfaces / Commissioning / Sample application Pour plus d information, se référer aussi à la documentation sur les librairies TcMc.lib et TcMc2.lib EL70x1 Page 10

11 4 Commande par tâche PLC 4.1 Sélection du process image Il faut sélectionner les variables qui seront échangées par la borne. Choisir le mode prédéfini «Position Interface» 4.2 Implémenter la Startup-List Penser à forcer un réglage usine si le stepper a déjà été programmé Charger la Startup List pour PLC : StartUpListEL70x1_PLC.xml Le nombre de paramètres à régler dans la borne est plus important. En effet, c est la borne elle-même qui gère son profil de positionnement, donc on renseigne les valeurs de vitesses limites, rampes d accélération et décélération. Unités des codes : Vitesse (plage ) avec = 100,00% de la vitesse nominale/max du stepper Accélération /décélération en ms Page 11 EL70x1

12 4.3 Sélection programme PLC Control Ouvrir et compiler l exemple Exemple Stepper PLC Interface.pro Sous TwinCAT System Manager, inclure le.tpy 4.4 Liaison des E/S Lier les variables d E/S entre la configuration PLC et la configuration IO. Astuce 1 : cocher l option «All Types» pour voir apparaître toutes les variables. Astuce 2 : on peut lier plusieurs variables successives en une seule fois en sélectionnant les variables et en activant l option «Continuous» EL70x1 Page 12

13 4.5 Test programme PLC Activer la configuration TwinCAT System Manager Sur TwinCAT PLC Control : sélectionner le système cible charger le programme puis le démarrer (créer un boot project si besoin) Rappel Mise à l échelle Position : L unité est directement en microincréments moteur : Exemple : moteur 200 incréments/tours et 64 microincréments par pas : 1 tour moteur = 200 * 64 = incréments Vitesse : = 100,00% de la vitesse nominale/max du stepper Exemple pour 2000 fullsteps : (2000 fullsteps/200 steps)= 10 tr/s Accélération/décélération en ms Page 13 EL70x1

14 Commande : Enable : déblocage Pos=0 : forcer la position actuelle à 0 Reset : acquittement défaut Mode manu : Jog + et Jog- : vitesse constante Mode positionnement aller/retour Diagnostique : Voyants de défauts Position et vitesse actuelles Etat 4.6 Pour aller plus loin : Echanges tâche PLC borne stepper Liste des principales variables échangées (cf page suivante) La tâche PLC envoie en permanence : mot de commande consigne de vitesse position cible Et reçoit : les mots d états codeur, drive la vitesse actuelle la position actuelle On peut modifier la vitesse et la position cible directement par ces variables d échange Par contre, l écriture de paramètres type accélération/décélération nécessite une modification des codes par les blocs FB_EcCoeSdoWrite de la librairie Ethercat, donc par une écriture asynchrone. C est ce qui limite les possibilités d application pour des positionnements complexes. Liste des paramètres Le détail de tous les paramètres disponibles pour chaque type de bornes se trouve sur Beckhoff Information System Relevés oscilloscope avec Scope View On peut approfondir et valider le fonctionnement avec Scope View EL70x1 Page 14

15 Etat du codeur Capture de position Etat du codeur Moteur Ok Etat du positionnement Position atteinte Position actuelle Commande du codeur Forcer la position actuelle Capture de position Commande du codeur Mise sous couple Commande du positionnement Lancement du mouvement Position à atteindre Type de mouvement (Absolu / Relatif ) Page 15 EL70x1

16 5 Outils de diagnostic Cette partie facultative est une aide au diagnostique dans le cas de défaut lors de la mise en route. 5.1 NC Configuration Trouver le code d erreur dans la liste TwinCAT Error Codes sur l Information System au lien suivant : EL70x1 Page 16

17 5.2 IO Configuration Vérification de l état des bornes : sous le anal Ethercat, onglet Online. Les bornes doivent toutes être en état OP (opérationnel). Si elles sont dans un autre état (INIT, PREOP), vérifier le mode Run, puis le câblage, enfin, tenter un click droit sur l état pour forcer un nouveau passage en mode OP. Sous l onglet CoE Online, on retrouve les principales causes de non fonctionnement. Par exemple ici la tension d alimentation partie puissance est trop faible (défaut Undervoltage) Page 17 EL70x1

18 En utilisation Online, l option Auto Update permet de rafraichir en permanence les données 5.3 Retour au réglage usine En cas de réutilisation de la borne, celle-ci a peut-être des paramètres enregistrés incompatible avec le nouveau paramétrage. En cas de doute et de problème de régulation, revenir au réglage usine. Il suffit de forcer le Code 1011:01 de CoE Online à la valeur 0x64616F6C EL70x1 Page 18

19 5.4 Vérification Firmware et forçage nouveau FW Le mode positionnement est géré par la borne à partir du firmware 5. On peut vérifier le firmware actuel d une borne dans l objet 1A00 ou par le numéro de série Passer la borne en mode INIT (1) puis en BOOTSTRAP (2). Vérifier que la borne est bien passée en BOOTSTRAP (3). Charger le fichier firmware *.efw (4). Ne pas couper l alimentation pendant le chargement du fichier. Une fois le fichier transféré passer la borne en INIT puis OP. Eteindre puis redémarrer la borne. Page 19 EL70x1

20 BECKHOFF AUTOMATION Sarl Immeuble "Le Montréal" ZA de Courtaboeuf 19 bis, Avenue du Québec COURTABOEUF Cedex Tél : Fax : info@beckhoff.fr EL70x1 Page 20