Управление ПЧ Micromaster 420/430 по Profibus-DP

[CHANt]

Здравствуйте! Возникли небольшие сложности при организации управления ПЧ Micromaster 420/430 от контроллера S7 CPU-314-2DP по Profibus-DP. На котельной установлено 6 пар насосов WILO различных модификаций. Пары насосов работают в режиме - 1 основной, 1 резервный. Организованно управление по Profibus-DP преобразователями частоты. Управление работает нормально, все запускается, останавливается, квитируется и преключается как и было предусмотрено ТЗ. Для поддержания заданного значения давления на выходе коллектора группы насосов используется внутрений ПИД ПЧ Micromaster 420/430. Датчики давления, установленные на выходе насоса, подключены непосредственно к ПЧ, дополнительно,в контроллере, контролируется напорный коллектор группы насосов. По ТЗ с панели оператора Siemens ТР-177А, необходимо задавать уставку по давлению и передавать в качестве задания ПИД-регулятору ПЧ. Уставка масштабируется в контроллере в диапазоне от 0 до 4000HEX (телеграмма профиля PZD4/4) и пересылается в ПЧ. Уставка приходит в ПЧ, это можно проконтролировать в параметре P2050:1.
В настройках Микромастера установлено:
Р2200 1 //Включить ПИД
Р2253 P2050:1 //Уставка регулятору
Р2264 722.0 //Масштабированное значение датчика давления на 0 входе ПЧ (0-10В или 4-20мА в зависимости от модели ПЧ)
ПИД не воспринимает уставку - ПЧ выдает 50 Гц на электродвигатель, без всякого регулирования!
Пробовали настроить управление от панели оператора самого ПЧ (ВОР/ВОР-2), все работает как нужно. На данный момент реализовали промежуточный вариант. Уставка задается с панели ПЧ (ВОР/ВОР-2) в параметре Р2240 (копируется в Р2250 самим ПЧ), а в параметре Р2253 указываем Р2250 в качестве задания. Все работает, но такой вариант не по ТЗ.
Тех. поддержка Сименса говорит, что в теории все правильно выполнили, фактически смогут смоделировать данную ситуации через неделю две, после появления ресурсов и сборки стенда. Может кто-то из коллег, в богатой практике, сталкивался с подобными управлением Микромастером? Буду признателен за ответы! Очень вероятно, что где-то не выставили нужный параметр. У нас морозы под -30, экспериментировать на объекте пока нет возможности.

P.S. Может кого-то заинтересует. Совместными усилиями с тех.поддержкой, выяснили, что при наличии аварийной ситуации с ПЧ и формированием ошибки с индексом Fxxxx, если бит №7 квитирования аварии в слове управления установить в единичку до момента исчезновения аварийной ситуации, то контроллер самого ПЧ, после пропадания аварии, не воспринимает данный бит в качестве команды квитирования. Т.е. для квитирования аварии нужен положительный фронт бита квитирования в слове управления. Реализуется не сложно, путем периодического инвертирования бита №7, до момента исчезновения аварийной ситуации. При этом, если использовать в качестве сигнала квитирования дискретный вход ПЧ, контроллер ПЧ правильно воспринимает замкнутую цепь и сбрасывает аварию по исчезновению ситуации.

[Михайло]

Не совсем понял... 50 Гц выдает при нулевом значении давления в обратной связи (4 мА или 0 В)? Значит все правильно, так и должно быть. При большой ошибке регулирования ПИД-регулятор выдает максимальное значение.

[CHANt]

Нет, имеется ввиду, когда текущее значение измеряемого параметра ниже задания, к примеру:
текущее - 4,5 кгс/см^2
задание - 6,1 кгс/см^2.
Собственно, какое бы задание не ставили выше текущего и ниже, задание игнорируется - ПЧ выдает 50Гц.
Обратную связь если отключить, привод заблокируется по ошибке (контроль обратной связи есть).

[Михайло]

А отследить сигналы по ходу функциональной схемы не удается? Что получается на выходе ПИД-регулятора (r2294)?

[CHANt]

Там
2200|000|00| 1:0
2201|000|00| 0.00
2202|000|00| 10.00
2203|000|00| 20.00
2204|000|00| 30.00
2205|000|00| 40.00
2206|000|00| 50.00
2207|000|00| 60.00
2216|000|00| 1
2217|000|00| 1
2218|000|00| 1
2220|000|00| 0:0
2221|000|00| 0:0
2222|000|00| 0:0
2224|000|00| 0.00
2231|000|00| 0
2232|000|00| 1
2235|000|00| 2090:13
2236|000|00| 2090:14
2240|000|00| 4.80
2250|000|00| 4.80
2253|000|00| 2050:1
2254|000|00| 0:0
2255|000|00| 100.00
2256|000|00| 100.00
2257|000|00| 1.00
2258|000|00| 1.00
2260|000|00| 10.00
2261|000|00| 0.00
2262|000|00| 10.00
2264|000|00| 755:0
2265|000|00| 0.00
2266|000|00| 5.21
2267|000|00| 100.00
2268|000|00| 0.00
2269|000|00| 100.00
2270|000|00| 0
2271|000|00| 0
2272|000|00| 5.21
2273|000|00| 6.79
2280|000|00| 3.000
2285|000|00| 1.000
2291|000|00| 100.00
2292|000|00| 0.00
2293|000|00| 1.00
2294|000|00| 100.00
3900|000|00| 0
3950|000|00| 0
3954|000|00| 12
3954|001|00| 37
3954|002|00| 0
3954|003|00| 38197
3954|004|00| 41280
3954|005|00| 16480
3954|006|00| 4565
3954|007|00| 43767
3954|008|00| 1
3954|009|00| 733
3954|010|00| 23417
3954|011|00| 2
3954|012|00| 0
3955|000|00| 12
3980|000|00| 0
3981|000|00| 0
3986|000|00| 119
3986|001|00| 274

Это сохранили в DriveMonitor/
P.S. Сорри, впервом посте ошибся в параметре Р2264 755.0

[Михайло]

Вы точно понимаете, как отрабатывает ПИД-регулятор ваше задание и сигнал обратной связи?

Вот Вы подали на вход постоянное задание 10%. В обратной связи постоянно 5,21%. Ошибка регулирования постоянна 10-5,21=6,79%.

Ошибка регулирования умножается на константу П=3 и вдобавок еще интегрируется со временем И=1 с. И все это складывается...

Выход(%)=3*6,79+6,79*t

Через 12 секунд выход равен 3*6,79+6,79*12=101,85%, т.е. ПИД-регулятор выходит в насыщение и выдает 100%, что соответствует 50 Гц.

[CHANt]

В обратной связи постоянно 5,21%.

Это не проценты, это фактическое давление 5,21 кгс/см^2.
При этом, уставка с контроллера равна такому же значению как и в Р2240 - 4,8 кгс/см^2! Уставка масштабируется и составляет в параметре Р2050:1 =3085 DEC этого в DriveMonitor к сожалению не сохраняется. В Р2264 передается масштабированное значение аналогового входа, чтобы было понятно- параметры обработки входа:
0755|000|00| 3348 //текущее значение в диапазоне от 0 до 16384 DEC и = 5,21 кгс/см^2
0756|000|00| 1 //Униполярный вход напряжения с контролем (от 0 до +10 В)
0757|000|00| 0.00 //нижняя шкала датчика 0В
0758|000|00| 0.00 //нижняя шкала измеряемого параметра
0759|000|00| 10.00 //верхняя шкала датчика 10В (для ММ420 используются датчики 0-10В)
0760|000|00| 25.49 //датчик 0...25бар = 0...25,49 кгс/см^2

Вот Вы подали на вход постоянное задание 10%.

Где Вы это увидели?
число 10 светится только в фиксированных уставках. Для того чтобы они вошли в работу надо в параметр Р2253 передать значение Р2224. Непонятно... Но, я прекрасно вижу в параметре Р2260 = 10,00 "уставка PID после датчика разгона" и Р2262= 10,00 "сглаженная уставка PID после датчика разгона". Как туда это попало?
Сейчас просмотрел данные по работающему варианту через задание уставки в Р2240 с ВОР-2 - в параметрах Р2260 и Р2262 должно стоять, в рассматриваем случае 4,8!!!!!
Спасибо! Морозы спадут, попробуем еще раз обнулить преобразователь и сконфигурировать заново. Ну и попробую еще раз проверить что передается с контроллера во втором слове, вполне возможно что диапазон масштабирования уставки из REAL в Integer от 0 до 16384 DEC (4000 HEX) не верен. Столкнулся уже что, при приеме в контроллер слова с значением тока нагрузки r0027, диапазон масштабирования фактический от 0 до 8192 DEC (2000 HEX), этого в документации не было.
В программе я обрабатывал задание:

Код: Выделить всё

 
L     #I_Setpoint                 //загрузить уставку в формате плавающей точки
L     #I_PRESS_HLIM               //загрузить верхний предел значения давления датчика 25,49
/R                                //поделить значения
L     1.638400e+004               //загрузить диапазон НЕХ=4000 (DEC=16384)
*R                                //перемножить         
TRUNC                             //выделить целое число 
T     DBW   10                    //загрузить в слово DBW10 для передачи в частотник

[Михайло]

Слушайте, я вот ни разу не делал пока связку S7-300<->Profibus<->Micromaster/Sinamics, но предстоит в будущем. Подскажете, как настраивается и программируется эта связь? В целом-то мне вроде понятно, но есть куча вопросов. В частности, мне не понятно:
- по какому принципу выбирать размер и формат телеграммы?
- не могу четко разобраться в куче этих дублированных параметров P20xx. Какие из них для меня будут входами? Какие - выходами?

Micromaster еще так игрушка, но вот Sinamics G120/S120 - это полный пипец! Не работали с Sinamics?

[CHANt]

Нет, с Sinamics, особенно G120, дорого больно на такие задачи как крутить насос, не альтернатива ММ430. G110 вроде подешевле чем ММ420, но модуль Профибаса к синамиксу стоит нереальных евро для наших условий, типа ЖКХ.

Что касается программы, что интересует? Непосредственно функция работы с ПЧ? Или вообще, как управляю парой насосов? Про настройки обмена в Микромастере я понял. Секретного или ноу-хау_ного в этом ничего нет, примеров в сети куча, поэтому поделиться проектом не представляется проблемой. В выходные подготовлю облегченный проект и выложу.

- по какому принципу выбирать размер и формат телеграммы?

Вы в курсе что такое PKW и PZD? PKW не использую, смена настроек микромастера на ходу мне не нужна. Да и EEPROM частотника имеет ресурс около 100 тыс.записей и если писать туда ежесекундно, то "убить" недолго.
Размер телеграммы выбирается от Ваших нужд, в зависимости от того что хотите контролировать - у меня использовался "PCS7 PZD4/4" (при вставке ММ420/430 в HWConfig в свойствах можно выбрать вид телеграммы.) т.е. формат - 4 слова принимаю,4 слова передаю.
Где-то на форумах попадались рекомендации, что линейка ММ420 в отличии от 430 критична к размеру телеграммы, нужно не меньше 4 слов.С 430 таких проблем нет.
После настройки HWConfig обмен с ПЧ можно осуществлять как с периферийными входами. Но, обычно, используют для связи SFC-14/15.

- не могу четко разобраться в куче этих дублированных параметров P20xx. Какие из них для меня будут входами? Какие - выходами?

Для нас входами, а для ПЧ выходами является параметр Р2051 - в данном случае это адрес регистра, т.е.
по адресу Р2051:0 задаем r0052 (слово состояния ПЧ, которое потом надо разобрать по битикам)
по адресу Р2051:1 задаем r0021 выходная частота
по адресу Р2051:2 задаем r0027 текущий ток двигателя
по адресу Р2051:3 задаем r0026 напряжение в промежуточном контуре
и т.д.
Для нас выходами и для ПЧ входами является параметр Р2050 - там ничего настроить нельзя, только просмотреть что приходит в ПЧ. Адресация по принципу приведенному выше, т.е. в контроллере мы должны собрать телеграмму из 4 слов, с учетом того что первое слово должно быть словом управления. У меня уходят в ПЧ
по адресу Р2050:0 - слово управления
по адресу Р2050:1 - уставка
по адресу Р2050:2 - текущее значение давление на напоре насоса (хотел попробовать вариант использования ПЧ без собственного датчика обратной связи).
Дальше интересно. Контроллер коммуникационного модуля слово управления (по адресу Р2050:0) копирует в область памяти преобразователя по адресу Р2090. И с этого параметра побитно используем при конфигурировании команд. Например, пуск ПЧ Р0840 задаем 2090:0
квитирование Р2104 задаем 2090:7
ит.д.

[Михайло]

Про настройки обмена в Микромастере я понял. Секретного или ноу-хау_ного в этом ничего нет, примеров в сети куча, поэтому поделиться проектом не представляется проблемой. В выходные подготовлю облегченный проект и выложу.

Можете не утруждаться. Я могу скачать имеющиеся примеры... Или даже обойтись без них.

Вы в курсе что такое PKW и PZD? PKW не использую, смена настроек микромастера на ходу мне не нужна. Да и EEPROM частотника имеет ресурс около 100 тыс.записей и если писать туда ежесекундно, то "убить" недолго.

Ага. PKW - это бред мне кажется. Не могу придумать задачи, где недостаточно PZD.
Что касается ресурса записи EEPROM, то прошу не торопиться с выводами. По-моему у Сименса в ПЛК есть такая фишка: запись в EEPROM производится через буферную память. В буфере изменения производятся оперативно, а в EEPROM запись производится только при отключении питания. Если напряжение неожиданно пропадает, то запись производится за короткое время, пока не разрядились специальные конденсаторы. Т.е. запись в EEPROM происходит очень и очень редко.
P.S. Я бы порекомендовал всем производителям микрочипов производить такой модуль EEPROM с буфером и конденсаторами внутри.

Размер телеграммы выбирается от Ваших нужд, в зависимости от того что хотите контролировать - у меня использовался "PCS7 PZD4/4" (при вставке ММ420/430 в HWConfig в свойствах можно выбрать вид телеграммы.) т.е. формат - 4 слова принимаю,4 слова передаю.

Просто я читал какой-то там сименсовский мануал. У Сименса в Микромастерах видимо сначала было ограничение на длину телеграммы. Потом прошивка поменялась, новые версии Профидрайва вышли, но мануал остался устаревший... А в функциональных схемах Микромастера видно, что телеграмма может быть 8/8. Вот я и трясусь...

После настройки HWConfig обмен с ПЧ можно осуществлять как с периферийными входами. Но, обычно, используют для связи SFC-14/15.

Первый способ не позволяет отследить обрыв связи и обнаружить ошибки. Правильно?

Дальше интересно. Контроллер коммуникационного модуля слово управления (по адресу Р2050:0) копирует в область памяти преобразователя по адресу Р2090. И с этого параметра побитно используем при конфигурировании команд. Например, пуск ПЧ Р0840 задаем 2090:0
квитирование Р2104 задаем 2090:7
ит.д.

Ага. Я так и думал! Спасибо за успокоение души.
P.S. Посмотрели бы Вы привод Sinamics S120 по настройкам... Сам прибор отличный, но в настройках легко запутаться.

[CHANt]

Можете не утруждаться. Я могу скачать имеющиеся примеры... Или даже обойтись без них.

Согласен, ничего сложного там нет
Source файлы на STL прикладываю, комментариев в теле функции по максимуму.

DB_MM430.rar

Ага. PKW - это бред мне кажется. Не могу придумать задачи, где недостаточно PZD.
Что касается ресурса записи EEPROM, то прошу не торопиться с выводами. По-моему у Сименса в ПЛК есть такая фишка: запись в EEPROM производится через буферную память. В буфере изменения производятся оперативно, а в EEPROM запись производится только при отключении питания. Если напряжение неожиданно пропадает, то запись производится за короткое время, пока не разрядились специальные конденсаторы. Т.е. запись в EEPROM происходит очень и очень редко.
P.S. Я бы порекомендовал всем производителям микрочипов производить такой модуль EEPROM с буфером и конденсаторами внутри.

Все верно, единственную задачу чтения PKW наметил, так на будущее - это чтение кода предупреждения или аварии. Только в моем случае, когда объекты разбросаны по всему городу и все равно эксплуатации надо ехать и разбираться на месте, вполне достаточно фиксации самого факта Fxxxx или Axxxx.

У Сименса в Микромастерах видимо сначала было ограничение на длину телеграммы. Потом прошивка поменялась, новые версии Профидрайва вышли, но мануал остался устаревший... А в функциональных схемах Микромастера видно, что телеграмма может быть 8/8.

Ага, я проверял 8/8, на 430ых работает.

После настройки HWConfig обмен с ПЧ можно осуществлять как с периферийными входами. Но, обычно, используют для связи SFC-14/15.

Первый способ не позволяет отследить обрыв связи и обнаружить ошибки. Правильно?

Угу. смотрите код функции

P.S. Посмотрели бы Вы привод Sinamics S120 по настройкам... Сам прибор отличный, но в настройках легко запутаться.

Спасибо, посмотрим
А Вы не в курсе, на каких условиях Sizer (для конфигурирования Sinamics) предоставляют? Цен в каталоге СА01 2010 нет.

[Михайло]

Sizer бесплатен вроде.

[CHANt]

Проблема так и не разрешилась. По прежнему результат тот же, передаваемое значение уставки из контроллера параметр Р2050:1 копируемый в Р2253 обрабатывается как заданное значение частоты от 0 до 100% (0...4000НЕХ), и в обход регулятора выдается на выход ПЧ в диапазоне 0..50 Hz. Запрос направлен теперь в Германию. :(

[Михайло]

Не совсем понял, что изменилось с тех времен, когда мы начали теоретическое обсуждение. Вам удается на вход ПИД-регулятора P2253 подать нормально задание?

[CHANt]

Решили задачу. Основной нашей ошибкой было желание работать в физических единицах процесса. Увы, это не работает при задании уставки от контроллера. Но, работает при варианте задания через Р2240 и Р2250 (МОР) при использовании панели ВОР/ВОР2/АОР.
Обратную связь (датчик) и задание необходимо конфигурировать в процентах
Пример по датчику обратной связи:
Р0757 0.00
Р0758 0.00
Р0759 10.00
Р0760 100.00
т.е. обратная связь от 0 до 10В соответствует от 0 до 100%
Задание в контроллере формировать x = (100% * задание (физ.ед.)) / верхняя шкала (физ.ед.)
Необходимо установить следующие параметры вида управления:
Р0700 6 (Если выставить 66 ПИД-регулятор из схемы работы исключается)
Р0719 0
Р1000 0
Ну и соответственно ПИД
Р2200 1
Р2253 Р2050:1
Р2264 Р0755:0

mm420.rar

Михайло Спасибо!

[Михайло]

Доброго времени суток. У меня получилось по Профибусу управлять Синамиксом S120. Тоже немного погряз в физических единицах измерения технологического регулятора. На входе у меня физические единицы - ньютон-метры, на выходе ПИД-регулятора - проценты. Скоро начну разгребать весь ворох вопросов.
В частности мне непонятно:
1. Какой порядок чисел и в каких единицах нужно вводить в составляющие П, И, Д?
2. Какова точная формула ПИД-преобразования? Как коэффициенты П, И, Д расставлены в формуле?

[CHANt]

1. П - от 0,000 до 65,000; И - в секундах от 0,000 до 60,000; Д - в секундах от 0,000 до 60,000. Для И и Д - шаг = 1 мс
2. Предполагаю Y = (Д+П+И)*100% Дифференциальная составляющая отключена по умолчанию. Не видел мануала по Синамиксу это в микромастере.

[Михайло]

Есть подозрение, что Y=П*(X+И*sum(X)+Д*dX/dt)*100%. Подобная формула расписана в большом каталоге Овен (в конце).

[CHANt]

P2263 включает Д-составляющую, до расчета ПИ:
1.если P2263=0 то = Х*1
2. если Р2263=1 то = Д*(dХ/dt), если Д=0, то пункт 1
Посмотрите описание Р2280 Микромастеров

[Михайло]

Про Д составляющую все понятно, а вот про ПИ - не все прозрачно. Документация не помогает.

Ладно, разберусь вживую методом тыка. Слышали о таком методе? :D

[CHANt]

Ладно, разберусь вживую методом тыка. Слышали о таком методе? :D

За последние пару лет, работал с тремя местными монтажно-наладочными организациями. И у всех один и тот же метод настройки, что ТРМ, что ПЧ - "по умолчанию" :D Так что Вы, с инновационной технологией "тык", ушли вперед на сотни лет! :D ...

Уставку регулятору задавать с контроллера будете?

[Jackson]

Про Д составляющую все понятно, а вот про ПИ - не все прозрачно. Документация не помогает.
Ладно, разберусь вживую методом тыка. Слышали о таком методе? :D

Так ПИДы по месту и настраиваются. :) По-моему не существует формализованного метода настройки ПИД-регулятора.
И ничего не поменялось с тех пор как Вам (и нам всем) читали в институте ТАУ:
увеличение Д-составляющей ускоряет процесс регулирования, но снижает устойчивость системы
Увеличение И-составляющей повышает устойчивость системы, но увеличивает инерциальность (постоянную времени)

На примере дизель-генераторов мы так и делаем: с настройками по-умолчанию всё всегда работает, станция держит переходные процессы, но регулирование оооочень медленное. Сначала поднимаем П-составляющую до тех пор пока не появится склонность к автоколебаниям, затем чуть добавляем И-составляющую (Д-составляющей у нас нет). Только по месту.

А заводские настройки по-умолчанию, как правило, и дают то, что с ними гарантированно всё работает, пусть небыстро, но устойчиво.

[Михайло]

Ага. Дело в том, что когда я первый начал настраивать, но не закончил, на выходе ПИД-регулятора был приличный процент (гораздо больше 100%), поэтому возникают мысли о порядке величин П, И, Д...

Хотя сейчас (в теории) появилась гениальная мысль! Эврика прям, бл#! (Не буду озвучивать идею, слишком много информации на неподготовленные головы.)

Что касается формулы ПИД-регулирования, то вопрос еще открыт. Итак, на входе у нас ньютоны-метры (Н*м), на выходе - проценты (%). Задаются три компоненты П, И, Д. Размерность П неуказывается, И и Д - в секундах.
Естественно формула должна связывать единицы измерения между собой. Это возможно только, если константа П будет переводить единицы измерения не только для своей пропорциональной составляющей, но и для составляющих И и Д. Иначе размерности И и Д не имеют смысла.
Такая формула была в каталоге Овен (повторяюсь). Или здесь: http://ru.wikipedia.org/wiki/ПИД-регулятор (вторая формула с коэффициентами Kp, Kip, Kdp).

[CHANt]

Тогда вопросы есть:
1) Как заводили регулируемый параметр в Р2264:
1.1. Через аналоговый вход ПЧ?
1.2 От контроллера по Profibus?
2) Как подаете задание в параметр Р2253:
2.1 Через ручное задание в Р2040?
2.2 Через контроллер по Profibus?
2.3 Через набор фиксированных уставок?
2.4 Через потенциометр?
Вопросы возникли из-за того что, по разным "маршрутам", разные преобразования числовых данных в шестнадцатеричную форму.

[Михайло]

1.2 и 2.3/2.4 (с переключением CDS)

На входе с размерностью технологической единицы разобрался - показывает то, что надо, а вот на выходе у меня по задумке тоже должны быть ньютон-метры, но по факту могут быть получены только проценты.

P.S. Вы пока голову не ломайте, будет практическая попытка №2.