Ansteuerung eines Servomotors mit Inverter (SINAMICS S210) an einem Siemens SIMATIC Open Controller (ET200SP 1515SP)

Autor: Lars Unverzagt und Daniel Schiewe

Einleitung

In dem Produktionstechnik-Praktikum des Wintersemesters 20/21, war es unsere Aufgabe einen Siemens Motor und einen Inverter (SINAMICS S210) [1] mit der Siemens SIMATIC S7 anzusteuern und auszureizen.

Aufgabenstellung

Mit den oben genannten Bauteilen soll ein Pfeil exakt verschiedene Positionen bei verschiedenen Geschwindigkeiten anfahren. Der Pfeil wurde mit einem CAD-Programm (Solid Works) erstellt. Dieser wurde mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Genauere Informationen finden Sie im Abschnitt CAD Konstruktion der verschiedenen Aufsätze.

Zusätzlich wurde eine Drehscheibe entwickelt, bei der sich bei verschiedenen Geschwindigkeiten unterschiedliche Muster ergeben. Auch hier wurde das CAD-Programm von Solid Works zur Konstruktion verwendet. Wie der Pfeil, wird diese ebenfalls im Abschnitt CAD Konstruktion der verschiedenen Aufsätze.

Vorgehensweise im Projekt

Für einen strukturierten Projektablauf haben wir uns am vorgegebenen V-Modell orientiert.

V-Modell

• Anforderungsdefinition

In der Anforderungsdefinition ging es darum, dass die grundlegenden Dinge vor dem Projektbeginn festgelegt werden. Dazu gehören unter anderem die wichtigen Punkte:

• • Allgemeines
  • Geometrie & Gewicht
  • Aufbau
  • Schnittstelle
  • Software & Werkzeuge
  • Dokumentation

• Funktionaler Systementwurf

Funktionaler Systementwurf

• Technischer Systementwurf

Technischer Systementwurf

• Komponentenspezifikation

Bei der Komponentenspezifikation ging es darum, die bauteilspezifischen Daten heraus zu suchen. Dabei halfen Datenblätter zu den einzelnen Komponenten. Die Komponentenspezifikation soll dazu dienen, die Programmierung so stark wie möglich zu vereinfachen. Zusätzlich wurden Schalt- und Vernetzungspläne, sowie technische Zeichnungen der einzelnen Komponenten eingefügt.

• Programmierung

Im Hauptprogramm befinden sich 3 Funktionsbausteine: Drehscheibe, Pfeil und Flankenbildung. Jeder Funktionsbaustein enthält das jeweilige Programm für die Komponente.

Hauptprogramm

Flankenbildung: Der Baustein „Flankenbildung“ sorgt dafür, dass der Motor mit den benötigten Flanken versorgt wird um sich zu drehen. In der Abbildung Programmierung der Flankenbildung ist zu sehen wie dieser Baustein genau aufgebaut ist .

Programmierung der Flankenbildung

Drehscheibe: Netzwerk_1: In diesem Funktionsbaustein wird zunächst in Netzwerk 1 (Abbildung…) der Inverter beziehungsweise die Komponente „SpeedAxis_1“ freigeschaltet. Ohne diesen Block würde der Motor nicht laufen, da er keine Berechtigung vom Inverter bekommt. Das Freischalten ist durch ein akustisches Klacken gekennzeichnet. Der Block „MC_MOVEVELOCITY“ sorgt dafür, dass der Motor mit den angegebenen Geschwindigkeiten beziehungsweise Einstellungen läuft. Zur Hilfe der Einstellung kann per Klick auf den Block und der Taste F1 die Hilfe Funktion aufgerufen werden.

Drehscheibe Netzwerk 1

Netzwerk_2:
Hier sind vier Blöcke zu sehen, die dafür sorgen, dass sich die Drehgeschwindigkeit des Motors jede Sekunde um 100 1/min erhöht. Der Counter-Reset ist an einer Bedingung geknüpft, die dafür sorgt, dass der Zähler und somit auch die Geschwindigkeit des Motors erneut bei 0 1/min beginnt.

Drehscheibe Netzwerk 2

Zeiger:
Der Funktionsbaustein „Zeiger“ ist noch leer, da das Praktikum an dieser Stelle vorüber war und diese Komponente leider nicht ausreizen konnten. (genaue Positionierung, oszillieren, …) Mehr Details sind im Ausblick (HIER MIT LINK DANN NACH UNTEN) zu finden.

• Komponententest
• Integrationstest
• Systemtest
• Abnahmetest

Aufbau der SIMATIC S7

https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Praktikum_Siemens_SPS

Mechanischer Aufbau des Grundgerüstes

CAD-Modell Gesamtaufbau

Einbindung Inverter in das TIA Portal

Einbindung des Inverters/Motors:

Inverter in TIA-Portal einfügen

Antrieb mit PROFINET einstellen in

Auswahl des Motors

Einstellungen des Motors speichern

Motortest im TIA-Portal ohne Bausteine

1. Neues Gerät hinzufügen
2. In der Netzansicht dem Inverter "Software PLC 1" zuordnen.
3. In den Eigenschaften PROFINET Schnittstelle 150 auswählen
4. Unter den Eigenschaften des Inverters muss das Subnetz "PN/IE_1" zugeordnet werden
5. Die IP-Adresse muss dem Router zugeordnet werden.
6. Unter Software PLC 1 [CPU 1515SP F] den Reiter Technologieobjekte öffnen und auf "Neues Objekt hinzufügen" klicken
7. Unter "Motion Control" die "Speed-Axis" auswählen.
8. Unter Hardware Schnittstelle --> Antrieb auswählen und unter dem Punkt "Antrieb" -->PROFINET IO-System (100) Antriebsregelung auswählen
9. Über den grünen Pfeil Konfiguration Antrieb bestätigen
10. Unter Eigenschaften muss nun noch der richtige Motor ausgewählt werden, damit die Software die Daten automatisch übernimmt. (Hier: Motor: 1FK2104-4AK1x-xMxx)
11. Über den Grünen Pfeil im Fenster "Grundparametrierung" die Einstellungen speichern
12. In der Symbolleiste auf Übersetzen klicken, danach auf den Button "Laden in Gerät" klicken
13. Dann kann das Gerät PC-System_1 Online verbunden werden.

Ansteuerung über das TIA Portal

1. Unter Software PLC-System_1 das Fenster Technologieobjekte auswählen und die "Speed-Axis_1 auswählen.
2. Doppelklick auf Inbetriebnahme
3. Danach wie in Abbildung ... beschrieben die Schritte durch führen.
   1. Schritt 1 aus Abbildung .... Geschwindigkeit auswählen...
   2. Schritt 2 aus Abbildung .... auswählen

...

CAD Konstruktion der verschiedenen Aufsätze

CAD-Zeichnung Pfeil

CAD-Zeichnung Drehscheibe

Ausblick

 

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