TwinCAT 3 Safety - AX5805 Utilisation de la carte AX5805 Safety avec TwinCAT 3 VERSION : 1.0 / JYL
Sommaire Ce manuel explique de manière pratique les étapes successives pour intégrer rapidement la carte de sécurité AX5805 + contrôleur Safety EL6900 avec TwinCAT 3. Pour des renseignements plus précis, consulter la documentation complète : http://infosys.beckhoff.com/content/1033/ax5000_usermanual/html/ax5000_ax5805_optioncard.htm 1 Prérequis et limitations... 4 Introduction... 5 2 Principe de fonctionnement de l éditeur Safety :... 5 3 Création d un nouveau projet... 6 3.1 Préparation de l environnement TwinCAT 3 :... 6 3.2 Ajout du drive AX5000 AX5805, création de la tâche NC :... 7 3.3 Configuration TwinSAFE :... 9 3.3.1 Ajout du projet Safety à la solution TwinCAT 3 :... 9 3.3.2 Configuration des alias :... 11 3.3.3 Configuration du système cible:... 13 3.3.4 Exemple STO :... 15 3.3.4.1 Paramétrage de l entrée Enable de l AX5000 :... 15 3.3.4.2 Configuration du mode STO AX5805 :... 16 3.3.4.3 Edition du programme Safety :... 20 3.3.4.4 Chargement du projet Safety :... 23 3.3.4.5 Activation et chargement du programme PLC :... 25 3.3.5 Exemple SLS :... 28 3.3.5.1 Principe :... 28 3.3.5.2 Paramétrage AX5805 :... 29 3.3.5.3 Définition du système cible :... 31 3.3.5.4 Création du projet safety :... 32 Puis :... 33 Page 3 TC3 Safety
1 Prérequis et limitations Sur le PC d ingénierie : PC sous XP/Win7 x86 ou x64 TwinCAT 3 XAE Engineering Sur le Run time (pour la programmation d un PC distant) : TwinCAT 3 XAR Run time Matériel : EL6900 (Contrôleur de sécurité) EL190x (Bornes d entrées Safety) AX5805 (Carte Safety Over EtherCAT AX5000) AX5xxx-0000-x2xxx (AX5000 Hardware 2 nécessaire) Moteurs BECKHOFF présents dans la liste suivante : Documentations requises : http://www.beckhoff.com/english.asp?download/twinsafe.htm?id=71003127100377 TC3 / Safety Page 4
Introduction L éditeur Safety intégré à TwinCAT 3 permet la création d application de sécurité depuis un environnement de développement graphique. Les projets Safety sont créés indépendamment du matériel pour une portabilité optimale. La logique de sécurité est intégrée sous forme de réseaux, la lisibilité de l application sécurité est ainsi améliorée. Ce document a pour but de vous guider dans la réalisation d une application Safety utilisant le contrôleur Safety EL6900 et la carte AX5805. Il n aborde pas TwinCAT Safety PLC. 2 Principe de fonctionnement de l éditeur Safety : Contrairement à TwinCAT 2 où l éditeur Safety ne faisait pas abstraction de la couche matérielle, un projet Safety était dépendant du matériel utilisé, TwinCAT 3 inclut un niveau intermédiaire entre la couche application et la couche matérielle. La couche Alias constitue la connexion entre la couche application et la couche matérielle. Elle permet d administrer et de stocker les informations Safety pertinentes (par exemple, les paramètres des E/S de sécurité). Page 5 TC3 Safety
3 Création d un nouveau projet Cet exemple est réalisé avec TwinCAT v3.1.b 4012 3.1 Préparation de l environnement TwinCAT 3 : Créer un nouveau projet : Ajouter à la barre d outils les contrôles Safety : TC3 / Safety Page 6
3.2 Ajout du drive AX5000 AX5805, création de la tâche NC : La méthode la plus efficace est de scanner la configuration matériel. Passer TwinCAT en config mode : Scanner les périphériques d ES : Attention : la carte Safety AX5805 doit être montée dans le variateur AX5000, les adresses des différentes cartes Safety doivent avoir été fixées sans doublon. L adresse de la carte AX5805 doit être fixée comme suit : Page 7 TC3 Safety
Le résultat après le scan de la configuration doit être le suiavnt : Remarque : La carte safety AX5805 nécéssite l utilisation de moteurs Beckhoff à codeurs intégrés, il n est donc pas nécessaire de définir le type de moteur utilisé. La référence moteur doit être lu automatiquement lors du scan de la configuration. Ci-besoin, un nouveau scan peut être réalisé manuellement sous TcDriveManager : TC3 / Safety Page 8
Un drive AX5000 HW2 avec sa carte Safety AX5805 associée : Nous ne nous attarderons pas dans ce document sur le paramétrage du drive et la configuration de la tâche NC. 3.3 Configuration TwinSAFE : 3.3.1 Ajout du projet Safety à la solution TwinCAT 3 : Page 9 TC3 Safety
Puis : Renseigner alors les différents champs : - Target System : sélectionner EL69XX - Programming Language : éditeur graphique - Author : nom de l auteur, utilisé par la génération automatique de la documentation du projet - Internal Project Name : utilisé également lors de la génération de la documentation TC3 / Safety Page 10
Un projet Safety est créé avec un groupe TwinSafe : Pour rappel, le groupe TwinSafe englobe un ensemble de fonctions de sécurité réalisant une fonction de sécurité précise de l application. Si une erreur (communication, FB, ES) intervient dans ce groupe alors celui est placé dans un état sécurisé. L alias ErrorAcknowledgment.sds est créé automatiquement. Il permet d acquitter les erreurs du groupe TwinSafeGroup1. Vous pouvez le renommer depuis la fenêtre Propriétés pour le rendre plus explicite : 3.3.2 Configuration des alias : Comme expliqué au paragraphe 3, les alias permettent de réaliser l interface entre la couche matérielle et la couche logicielle. On doit donc créer ces alias. Page 11 TC3 Safety
Chaque module Safety est représenté par un alias, ceux-ci sont regroupés ici : La couleur de l icône associé à l alias permet de déterminer son type : - Gris : ES standard - Jaune : alias entrées Safety - Rouge : alias sorties Safety - Noir : alias motion Safety Les alias peuvent ajoutés de 2 façons : - Manuellement - Par importation de la configuration matérielle Importation des alias depuis la configuration scannée : Puis sélection des alias concernés : TC3 / Safety Page 12
L accès aux paramètres des alias est possible par double clic sur l alias : Il est identique à ceux de TwinCAT 2, se reporter à la documentation des modules pour plus d informations : http://www.beckhoff.com/english.asp?download/twinsafe.htm?id=71003127100377 ex : 3.3.3 Configuration du système cible: Le contrôleur Safety devant héberger le projet Safety est également défini en tant qu alias. Pour le configurer : Page 13 TC3 Safety
Identifier alors le contrôleur safety utilisé : Configurer l adresse Safety : TC3 / Safety Page 14
3.3.4 Exemple STO : Lorsqu elle est activée, la fonction STO provoque une action d arrêt de l axe. Cependant aucun freinage n est appliqué au moteur, le moteur passe en couple libre. Le temps et la distance nécessaires au moteur pour s arrêter dépend de la mécanique et de l énergie cinétique présente dans le système. Afin de réaliser un arrêt contrôlé avant la mise hors couple et le passage en sécurité du drive, une entrée de validation mouvement va être paramétrée sur le drive AX5000. 3.3.4.1 Paramétrage de l entrée Enable de l AX5000 : Sous TcDriveManager : Page 15 TC3 Safety
Sélectionner le numéro de l entrée utilisée comme entrée de validation, le type de réaction souhaitée lors de la perte du signal ainsi que le diagnostic associé. Valider votre choix par la commande download. La rampe de décélération est donnée par le paramètre S-0-0429 : 3.3.4.2 Configuration du mode STO AX5805 : Nous nous intéresserons ici à la configuration de l alias de la carte Safety AX5805. Identifiez la carte AX5805 utilisée par l alias : TC3 / Safety Page 16
Nous allons définir : - Type de moteur utilisé - Nombre de paires de pôles du moteur - Paramètres par défaut du moteur - Nombre d axes - Fonction(s) safety utilisées - Image process de la carte AX5805 Choix du type de moteur : Séléctionnez la voie correspondante au moteur puis renseignez le type de moteur utilisé : Le type de moteur se lit ici sous System Manager : Page 17 TC3 Safety
Nombre de paires de pôles : Il se lit ici sous TcDriveManager : Paramètres par défaut du moteur: Le paramètre 0x2040 doit être renseigné en fonction du type de moteur utilisé. Les valeurs se trouvent dans la documentation suivante : TC3 / Safety Page 18
Remarque : il n est pas nécessaire de renseigner ce paramètre dans le cas où le firmware de la carte AX5805 > 05. Nombre d axes et activation du mode STO : Remarque : dans le cas d utilisation de 2 axes, ne pas oublier de définir les paramètres pour la seconde voie. Image process : Les mots d état et de contrôle sont paramétrables en fonction de la fonction Safety utilisée : Page 19 TC3 Safety
L image process de la carte AX5805 est alors adaptée en fonction du fonctionnement choisi. L image par défaut est suffisante pour le mode STO. 3.3.4.3 Edition du programme Safety : Dans cet exemple, une fonction STO va être réalisée par activation d une entrée de sécurité. Double cliquez sur le groupe TwinSAFE pour éditer le premier réseau : Affichez la boîte à outils si elle n est pas affichée : Insérez un bloc fonctionnel Safety et renseignez les différents champs d entrée sortie : TC3 / Safety Page 20
Nous allons créer 2 nouveaux alias de sortie pour pouvoir connecter les signaux ErrorEStop1 et EnableAX5000 : Puis : Le résultat doit être le suivant : Page 21 TC3 Safety
Dans le programme PLC, nous allons créer 2 variables pour récupérer l état de ses alias : Créer dans le même temps une variable de sortie d acquittement du groupe TwinSAFE. Edition du programme PLC : On créé une variable de sortie que l on va lier à l entrée de validation Enable du drive. Ce signal correspond à la sortie du bloc FBEStop1. (alias benableax5000) Compiler le programme PLC pour générer une instance du programme PLC : TC3 / Safety Page 22
Sélectionner alors les alias créés et les lier aux variables PLC : Lier également l Ack du groupe TwinSAFE : 3.3.4.4 Chargement du projet Safety : Depuis la barre d outils Safety, vérifier le projet Soft et Hard : Le résultat doit être le suivant dans la barre d état de TwinCAT : Page 23 TC3 Safety
Charger alors le projet TwinSAFE : Renseigner alors les paramètres de login : Le mot de passe par défaut est TwinSAFE, attention à respecter la casse. Une fois chargé, il faut le démarrer en saisissant une nouvelle fois le mot de passe : TC3 / Safety Page 24
3.3.4.5 Activation et chargement du programme PLC : La configuration matérielle doit être maintenant activée et le programme PLC chargé : Après le chargement, l état du groupe TwinSAFE doit être le suivant : Acquitter alors le défaut de communication à l aide du signal d acquittement du groupe, appliquer un front montant puis un front descendant : Page 25 TC3 Safety
L état doit alors être le suivant : Démarrer alors un mouvement depuis la tâche NC : TC3 / Safety Page 26
La perte d une entrée de sécurité provoque l arrêt de l axe suivant la rampe programmée. Après le temps paramétré, la fonction STO est exécutée : Contrôle du signal STO : Page 27 TC3 Safety
Le drive est alors en erreur F102 : perte su signal Hardware Enable et l axe de la tâche NC en défaut 18000 (0x4650). Une fois l entrée de sécurité réactivée et le bloc de fonction acquitté, on peut «reseter» l erreur matérielle sur le drive par la commande Reset, puis acquitter le défaut de la tâche NC. 3.3.5 Exemple SLS : La fonction SLS permet de vérifier que la vitesse du moteur est bien en dessous d un certain seuil. Si ce n est pas le cas, une mise en sécurité de l axe est déclenchée. 3.3.5.1 Principe : Si la vitesse du moteur est au-dessus de la vitesse n_sls lors de l activation de la fonction (SLS=0), alors un timer t_sls est démarré. Si à l expiration de ce timer, la vitesse du moteur n est pas passée sous le seuil n_sls alors, une réaction d erreur est déclenchée SS1 ou STO (suivant le paramétrage). Si la vitesse du moteur est déjà sous le seuil n_sls lors de l activation de la fonction ((SLS=0), alors un timer t_l_sls est démarré. A l expiration de ce timer, si la vitesse moteur dépasse la vitesse limite alors une réaction d erreur STO ou SS1 est déclenchée. TC3 / Safety Page 28
3.3.5.2 Paramétrage AX5805 : Après importation des alias (cf. 3.2.2), double cliquez sur l alias de la carte AX5805 pour accéder à son paramétrage. Renseigner le type de moteur : Définir les paramètres suivants à l aide la documentation : AX5805 Default values for permitted motors Page 29 TC3 Safety
Adapter l image process et définir les paramètres de la fonction SLS : T_SLS : n_sls : 2 000 ms 500 trs/mn = 8,33 trs/s = 0.00833 trs/s 3 paires de pôles x 2 x 65536 x 0.00833 = 3275 inc/ms t_l_sls : 3 000 ms ErrorReaction : STO TC3 / Safety Page 30
Procéder de la même façon pour le mot d état : 3.3.5.3 Définition du système cible : Puis : Page 31 TC3 Safety
3.3.5.4 Création du projet safety : Lorsque le mode utilisé est différent de STO, il est nécessaire d inhiber les fonctions inutilisées de la carte AX5805 par défaut présentes dans l image process. Pour cela on va dans cet exemple utiliser la sortie d un bloc EStop : Les signaux Ack de FBEstop1 et FBDecouple1 sont dans cet exemple identique et liés sur une entrée de sécurité. Il reste à créer l alias nécessaire au déclenchement de la fonction SLS, celui-ci va être déclenché par une variable PLC : TC3 / Safety Page 32
Puis : On déclare la variable PLC à lier à l alias créé : Déclarer dans le même temps, la variable d acquittement du groupe TwinSAFE. On réalise le lien entre l alias et la variable PLC : Page 33 TC3 Safety
On finalise le mapping par l ajout de la commande SLS : Charger le programme safety dans le contrôleur EL6900 comme décrit au paragraphe 3.3.4.4. Activer et charger le projet comme décrit au paragraphe 3.3.4.5. Acquitter le bloc fbestop1 puis démarrer un mouvement à partir la tâche NC : TC3 / Safety Page 34
Démarrer alors un mouvement : Activer la fonction SLS par la variable PLC : Le drive est alors en erreur et la fonction SLS activée. Réactiver la fonction SLS, acquitter le défaut sur le drive et sur l axe de la tâche NC pour redémarrer. Page 35 TC3 Safety
Remarque : la carte AX5805 ne contrôle que la vitesse actuelle du moteur par rapport au seuil de vitesse limite définie. Elle ne provoque pas le freinage de l axe lorsque la fonction SLS est activée. Il appartient au programmeur de réaliser ce changement de vitesse de l axe. TC3 / Safety Page 36
BECKHOFF AUTOMATION Sarl Immeuble "Le Montréal" ZA de Courtaboeuf 19 bis, Avenue du Québec 91140 VILLEBON SUR YVETTE Tél : 01 69 29 83 70 Fax : 01 69 28 40 55 www.beckhoff.fr info@beckhoff.fr Page 37 TC3 Safety