Fiche technique variateur Test et mise en oeuvre rapide de la liaison CanOpen entre un automate M241 et un variateur de vitesse ATV32 avec utilisation de modules fonctionnels. Gamme : ATV32 Introduction Le but de cette fiche est de montrer comment mettre en œuvre ou tester la liaison CanOpen entre un automate M241 et le variateur de vitesse ATV32 avec utilisation de modules fonctionnels. Il s agit d en montrer l intérêt (réduction des durées de développement, utilisation de modules validés et testés) et non pas de prescrire une méthode de programmation particulière. Avant la mise en œuvre des modules fonctionnels, il est important de tester la liaison CanOpen de façon simple sans programmation et sans utiliser les modules fonctionnels : utiliser la fiche Test et mise en œuvre rapide de la liaison CanOpen entre un automate M241 et un variateur de vitesse ATV32 sans programmation Sommaire MODE DE FONCTIONNEMENT DU VARIATEUR... 2 Comment piloter un variateur ATV32... 2 Canal Consigne et canal commande... 2 Les profils... 3 Profil Non séparés... 3 Profil Séparés... 3 Scanner d IO... 4 TEST DU VARIATEUR ATV32 EN PROFIL NON SEPARE, CONSIGNE PAR CANOPEN, UTILISATION DES MODULES FONCTIONNELS... 5 Câblage... 5 Configuration du variateur... 5 Configuration et programmation de l automate... 6 Configuration de l automate... 6 Définition du bus CanOpen lié à la voie CanOpen de l automate... 7 Déclaration du variateur ATV32 comme interlocuteur CanOpen... 7 Définition du calibre du variateur... 7 Ajoût du POU chargé de la gestion du variateur... 8 Programmation de l automate... 8 Chargement du programme... 11 Compilation du programme... 11 Mise en Run du programme... 11 Test du programme... 12
Mode de fonctionnement du variateur Comment piloter un variateur ATV32 Les variateurs de vitesse ATV32 peuvent être pilotés par soit par leur bornier LI1, LI2,.., AI1,AI2,.., soit par le HMI intégré, soit à distance par des automates M241 via les bus de communication CanOpen. Pour ce dernier cas, les automates verront les variateurs comme une table de paramètres, chaque paramètre ayant une adresse et une signification précise. Pour l ATV32 ( 842 variables possibles), les variables les plus utilisées sont : Dans les faits, quatre paramètres sont suffisants pour faire fonctionner le moteur : CMD : variable à écrire, permet d activer le variateur de Rdy ou NsT vers RUN, LFR ou LFRD : variable à écrire, lorsque le variateur est en RUN, permet de lui fournir la consigne vitesse, ETA : permet de connaître l état du variateur : Prêt?, sous tension?, en défaut?, etc. : variable à lire exclusivement, RFR ou RFRD : permet de lire la fréquence réelle du variateur. Canal Consigne et canal commande Un variateur Schneider Electric est piloté via deux canaux : commande et consigne : son canal commande : c est l ordre de marche : une information binaire délivrée par exemple au bornier par l entrée LI1 mais qui peut l être aussi par les mots CMD et ETA échangé entre un automate et le variateur à partir de la connexion modbus ( l automate pilote le variateur en écrivant son mot de commande CMD et en vérifiant si l ordre qu il a envoyé a bien été interprété par le variateur par la lecture du mot ETA. son canal consigne : c est la consigne de vitesse : une information numérique délivrée par exemple par un entrée analogique au bornier AI1 ou par Modbus via le mot LFRD. 2
Les profils Il est possible de configurer ces canaux consigne et commande via trois profils : Séparés, Non séparés et Profil IO Attention : le profil IO ne fonctionne pas avec les modules fonctionnels Profil Non séparés Déterminer le canal consigne revient à déterminer de facto le canal commande. Profil Séparés Il est nécessaire de spécifier le canal consigne et le canal commande, exemple faire démarrer le variateur avec l entrée bornier LI1 et lui fournir une consigne de vitesse via un automate par sa connexion Modbus RS485 intégrée Pour ces deux profils, lorsque le canal commande du variateur est choisi comme étant Modbus RS485, l automate et le variateur vont respecter un protocole d échange normalisé (CIA402) et qui se traduit par une séquence bien déterminée entre les mots de Commande CMD et mot d état ETA. Séquence à respecter pour ATV32 : Etat initial du variateur : ETA = 16#0250 (ATV12 et ATV32) le variateur affiche NST, Ecrire CMD = 16#0006, attendre que ETA passe à 16#x231 le variateur affiche RDY, Ecrire CMD = 16#0007, attendre que ETA passe à 16#x233, Ecrire CMD = 16#000F, attendre que ETA passe à 16#x637 le variateur affiche RUN, Dès que ETA = 16#x637, écrire LFRD = valeur de fréquence souhaitée, vérifier que LFR ait cette valeur, puis ETA passe à 16#x6B7, le variateur affiche la fréquence, le moteur fonctionne. Cette séquence est simplifié par l utilisation de modules fonctionnels 3
MC_Power_ATV. Il gère de façon autonome CMD et ETA pour le faire évoluer à l état RUN juste avant l envoi de la consigne. MC_MoveVelocity_ATV. Il permet l envoi de consigne Pour arrêter le moteur, écrire CMD = 16#0000 ou utiliser le bloc fonctionnel : MC_Stop_ATV Pour acquitter un défaut, écrire CMD = 16#0080 ou utiliser le bloc fonctionnel : MC_Reset_ATV Pour faire tourner le moteur dans l autre sens, forcer CMD à 16#080F au lieu de 16#000F Scanner d IO Les automates Schneider disposent de requêtes qui permettent de lire ou écrire des tableaux de variables consécutives. Les variables à lire ou écrire dans le variateur ne sont pas toutes consécutives, auquel cas il sera nécessaire d utiliser autant de fois ces requêtes de lecture/écriture qu il y a de variables non consécutives. C est pour cette raison qu il existe dans les variateurs ATV12 et ATV32 un scanner d IO, en fait deux tables de x mots (en écriture et en lecture) dans lesquelles il est possible de définir des adresses de variables non consécutives. L automate lira alors en une seule requête de lecture/écriture jusqu à 2x variables. En réglage usine, le scanner d IO du variateur est composé de deux variables en lecture ( ETA et RFRD) et de deux variables en écriture (CMD et LFRD), il est possible d ajoûter des variables ainsi dans l exemple LCR (Courant moteur) et LSP ( vitesse minimum). En mode réglage usine, le variateur est en profil non séparé et son canal consigne est configuré sur l entrée analogique du bornier AI1. Les modules fonctionnels les plus utilisés MC_Power et MC_MoveVelocity n utilise pas le scanner d IO 4
Test du variateur ATV32 en profil Non Séparé, consigne par CanOpen, utilisation des modules fonctionnels CanOpen est un bus optimisé temps réel qui peut comporter jusqu à 128 nœuds ou node sur un support paires torsadées blindées 2 ou 4 fils. Les vitesses d échange sont à déterminer en fonction de la longueur maximale du bus. Un des intérêts de CanOpen réside dans le fait que chaque constructeur peut entièrement décrire son matériel dans un fichier.eds spécifique, fichier qui pourra être utilisé par tout logiciel automate dont une des raisons d être est de gérer des interlocuteurs CanOpen. Un autre particularité de CanOpen est la définition par chaque constructeur de PDO (Process Data Objects), il s agit de tables prédéfinies de registres ou de mots à lire ou écrire par la station CanOpen en maître ( automate) vers les esclaves ( variateurs). Elles sont entièrement définies dans le fichier.eds. Habituellement, un choix de PDO est proposé à l utilisateur, il peut en choisir tout ou partie. l automate lit ou écrit cycliquement ces tables dans le variateur sans programmation supplémentaire (échange implicite) Pour la variateur ATV32, trois PDOs sont proposés à utiliser suivant besoin. Câblage Le contrôleur M241 comporte un bornier CanOpen, dans cet exemple, il est raccordé au bornier d un module TSXCANDTM4 de la façon suivante : - CH(fil blanc) avec CAN-H - CL(fil bleu) avec CAN-L - G (fil noir) avec GND - V+ (fil rouge) avec NC Les variateurs sont connectés au bus CanOpen via les modules VW3CANTAP2 Configuration du variateur Configuration du canal consigne voie Modbus intégré du variateur Menu CONF FCS- FULL CTL CHCF = SIM ( Profil non séparé en réglages usine) FR1 = Can (canal consigne et canal commande via com CanOpen) Configuration de l adresse Can, vitesse de communication, type de parité, nombre de bits de données, bits de stop, Menu CONF FCS- FULL COM - CnO - AdCO = 1 (adresse CanOpen) bdco = vitesse CanOpen possible (pour l exemple 250 000 bds 5
Configuration et programmation de l automate Avant toute configuration et programmation du M241, il est indispensable de s assurer que les voyants CAN-E sont éteints et CAN-R allumés fixe vert aussi bien sur le variateur que le contrôleur. Si ces voyants ne sont pas corrects, rechercher la cause (plusieurs maitres, plusieurs esclaves à la même adresse, résistance de terminaison manquante) Il sera utilisé SoMachine V2.x dont l interface graphique est différente des versions antérieures à V2 Configuration de l automate Création du projet Définition des équipements Choix du contrôleur Dans cet exemple, l automate M241 Ensuite, pour continuer la configuration de l automate, se positionner en Logic Builder 6
Définition du bus CanOpen lié à la voie CanOpen de l automate Déclaration du variateur ATV32 comme interlocuteur CanOpen Définition du calibre du variateur 7
Ajoût du POU chargé de la gestion du variateur Le POU est une Unité d Organisation de Programme (sous programme). Dans les faits, le programmeur structurera son application en POUs, ces POUs seront ensuite appelé par la tâche Mast. Programmation de l automate L exemple de programme de test à base de modules fonctionnels est le suivant : - module Reset _ATV à utiliser si la communication est bloquée, le variateur en défaut, etc, - module CIA405.GET_STATE à utiliser systématiquement, il valide le fait que l automate voit le variateur via CanOpen, - module MC_Power, à utiliser quasi systématiquement car il gère les mots de commande et d état du variateur (CMD, ETA) jusqu à amener le variateur à l état prêt juste avant la consigne, dans cet exemple, le module est activé si l automate voit le variateur via CanOpen, donc si le module GET_STATE est actif, - module MC_MoveVelocity, il permet d envoyer la consigne vitesse au variateur, dans cet exemple, ce module est activé si MC_Power est actif et si l opérateur autorise le fonctionnement du moteur via un ordre Marche, - module Stop_ATV, pour arrêter le fonctionnement du moteur. Le POU sera donc : 8
Pour écrire ce POU : Ecriture du module GET_STATE : Les modules fonctionnels MC_MoveVelocity, MC_Stop_ATV, MC_Reset_ATV etc. sont construits sur le même principe 9
Ecriture du MC_Power Pour écrire la variable Axis 10
Intégration du POU dans la tâche MAST Chargement du programme Compilation du programme Connexion du PC chargé de SoMachine avec l automate Il est nécessaire de définir l interlocuteur cible, ici le contrôleur M241 Ensuite, les messages suivants apparaissent, les valider : Mise en Run du programme Visualisation de bon fonctionnement 11
Test du programme Il est nécessaire d utiliser une liste de surveillance qui permettra d écrire et lire aisément toutes les variables, ainsi par exemple les mots de commande, d état et de consigne du variateur Création de la liste de surveillance 12
La liste de surveillance 1 sera alors la suivante : Test de l application à partir du POU L état des variables logiques apparait sous forme de TRUE et FALSE, les variables numériques affichent les valeurs, il est possible d écrire ou de forcer ces variables à partir du POU ou à partir des listes de surveillance. Interprétation et actions à entreprendre sur les différents modules fonctionnels afin que le moteur associé au variateur soit animé. La sortie STATE du module fonctionnel CIA405.GET_STATE doit osiller entre INIT et OPERATIONAL (correspond à la valeur 5) S il y a une autre valeur qu OPERATIONAL, activer le bloc MC_Reset_ATV de la façon suivante Ou alors utiliser les tables de surveillance Le principe reste le même pour ensuite activer les variables - Lancement_MC_Power à la valeur TRUE 13
- consigne_vitesse à la valeur souhaitée, par exemple 1000 tr/mn - Validation_consigne, le front montant de cette variable validera la consigne 14
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