Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7

Enlace Profinet inalámbrico entre un
S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado
desde un panel básico.
Autor: Ing. Matías N. Fornillo
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Introducción:
El objetivo del presente informe se basa en describir los pasos realizados en la práctica para llevar a
cabo la configuración de un sistema Wireless Profinet.
En dicha práctica se excita un motor AC mediante un Sinamics G120 (Profinet Device),
maniobrándolo a través de un panel básico y procesando el enlace a través de un S7-1200
(Profinet Controller). Esta aplicación, además brinda ventajas de tipo económicas y de comodidad,
ya que se evita el cableado de conexionado para grandes distancias. Este sistema puede cubrir los
requisitos necesarios para el funcionamiento del protocolo Profinet, gracias a la funcionalidad IQoS
correspondiente a los módulos Scalance, permitiendo trabajar con determinismo mediante la
reserva de un ancho de banda de transmisión fijo con un determinado cliente. En el caso de que se
desee realizar sistemas Profinet más complejos , por ejemplo con más clientes (mayor ancho de
banda ),o de necesitar realizar roamming (varios Access Points y clientes en movimiento) , existen
funcionalidades como IPCF o IPCF-MC que brindan tiempos de actualización óptimos para trabajar
en Real Time de forma determinística y con un tiempo de ciclo fijo.
Esquema:
2
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Configuración:
En primera instancia, dentro del proyecto del Tia Portal se agregan; un dispositivo CPU S7-1200 y
un panel básico ktp-600. Luego gracias a la integración del Startdrive V12 en esta plataforma, se
agrega también una CU240E-2PN y la etapa de potencia correspondiente.
La parametrización del drive con respecto a: fuente de consigna, tensiones, corrientes, frecuencias
de trabajo, forma de regulación de velocidad, aceleraciones, etc. así como también la selección del
motor que se ha conectado al drive, se realiza por medio de la puesta en servicio guidada. Las
variables inherentes al motor se setean para que se calculen de forma automática al liberar el
mismo.
3
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Una vez definidos todos los dispositivos que van a formar parte de la red, en la sección de “Devices
& Network” se procede a definir el conexionado entre los mismos:
Para el enlace Profinet, se define que se va a trabajar con un telegrama Standard de 4 words,
teniendo 2 words de Tx formados por la palabra de control y la consigna de velocidad
respectivamente, y dos words de Rx formados por la palabra de status y la lectura de velocidad
actual del motor.
4
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Asignandose en este caso el siguiente direccionamiento:
QW256 - control word
QW258- consigna de velocidad
IW256- status word
IW258- lectura de velocidad actual.
La palabra de status y de control se conforman de la siguiente manera:
STATUS
WORD
5
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
CONTROL
WORD
Programación:
La lógica de programación se lleva a cabo mediante el intercambio de datos de forma cíclica entre
el PLC y el Drive. Para ello se emplean las instrucciones DPWR_DAT y DPRD_DAT, con las cuales se
podrá escribir y leer los words correspondientes a la palabra de control y de setpoint. Para liberar
el motor por ejemplo se utiliza el valor 0x47F y el 0x47E para propiciar un OFF. Estos valores se
asignan a la entrada RECORD de la instrucción DPWR_DAT, habiendo asignado en el campo LADDR
el valor numérico que identifica al modulo Sinamics.
6
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Los valores de escritura (setpoint de velocidad) y de lectura (velocidad actual), se van a asignar a
campos de entrada/salida, según corresponda, de un panel básico, apuntando dichos campos al
direccionamiento I/O previamente definido en el telegrama standard (2/2). De la misma manera se
direcciona el botón de liberación del motor, a los bits de habilitación correspondientes de la
palabra de control.
7
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
IQoS:
De acuerdo a lo que se indica en la nota de aplicación “Quality of Service with SCALANCE W”
(ID):32174160, se define a la funcionalidad aplicada en esta práctica de la siguiente manera:
Cabe aclarar que para cuando se requieran aplicaciones más complejas, como puede serun mayor
ancho de banda, muchos clientes, tiempos de actualización bajos, aplicaciones de roamming, etc.
se recomienda la utilización de la funcionalidad IPCF o IPCF-MC según corresponda.
8
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Con respecto al tiempo de actualización configurado en nuestra aplicación, con un único Access
Point, un cliente estático y sin la utilización de roamming, se puede lograr un correcto
funcionamiento del enlace Profinet definiendo un “update time” de 16ms para el drive, con un
“Watchdog time” de 48ms
Configuración de los Scalance:
Configuración del Scalance Access Point:
En primera instancia, se configura el Scalance W788-1Pro accediendo a través de la dirección IP del
mismo, por medio de un browser de internet como puede ser Internet Explorer.
9
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Luego procedemos a definir una SSID, en este caso llamada “Profinet”, para crear la señal Wireless.
En el campo de modo wireless, definimos que vamos a trabajar con una frecuencia portadora de
5GHz, debido a que en la misma existen menos posibilidades de que ocurran interferencias. Se
define aquí también, con que standard de comunicación se va a trabajar, en este caso 802.11h
Luego seleccionamos la opción “auto channel select” por si llegase a ocurrir algún tipo de
solapamientos de frecuencias en el ambiente. En ese caso el AP automáticamente cambiaría de
canal y por ende de frecuencia de transmisión. También se define aquí el tipo de antena que se va
a emplear.
10
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Con respecto la configuración de la función tecnológica, dentro de la solapa I-features
encontramos la correspondiente al IQoS. En primer medida se tiene que definir la dirección MAC
correspondiente al cliente que se va a conectar mediante esta modalidad (MAC del Scalance W7461Pro). Luego reservamos un ancho de banda de transmisión (1,5Mb/s), y definimos un tiempo de
respuesta (16ms).
11
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Como se observa en la imagen debajo, existe la posibilidad de que dentro del configurador del
Scalance, se pueda observar el tráfico de bytes transmitidos y recibidos hacia y desde el Scalance
Cliente. Para esto se debe seleccionar la solapa “information”
Configuración del Scalance Cliente:
De la misma manera que se ha configurado el Scalance AP, el Scalance W746-1Pro debe accederse
a través de su dirección IP desde el browser de internet.
12
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Se debe ingresar la misma SSID que se ha definido previamente en la configuración del Access
Point, para que ambos dispositivos puedan enlazarse. Obviamente también se define la misma
frecuencia de portadora (5GHz) y el mismo standard de comunicación (802.11h)
Luego sateamos la modalidad “Layer 2 Tunnel”, para que de esta manera el Access Point pueda
visualizar los nodos conectados detrás del Scalance Cliente.
13
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Desde el configurador del W746-1Pro también se puede visualizar el estado del enlace. Se puede
obtener información sobre la intensidad de la señal que llega del Access Point en dBm, en que
canal se ha conectado y cuál es el SSID.
Análisis de red:
Para corroborar el buen funcionamiento de este sistema Profinet, en parte cableado y en parte
inalámbrico, se procede a utilizar la herramienta Sinema Server V12. La misma brinda la posibilidad
de realizar una detección y reconocimiento automático de la topología de red y muestra el estado
de la misma a lo largo del tiempo. Con esta herramienta se puede generar una base de datos con el
histórico de eventos ocurridos, con respecto al estado de los distintos enlaces Ethernet o wireless
de los diferentes dispositivos.
14
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Dentro de las posibilidades de la herramienta, está la de brindar estadísticas acerca de los enlaces,
tales como tasa de error de transmisión y de recepción, velocidad promedio de transmisión y
recepción de datos, potencia de la señal de los Scalance, etc.
15
Enlace Inalámbrico Profinet entre un S7-1200 y un Sinamics G120, maniobrado desde un panel básico
Conclusión:
En resumen, como resultado de esta aplicación podemos observar que se puede realizar de forma
sencilla, rápida y óptima un enlace Profinet de forma no cableada, para interconectar un autómata
y un variador de velocidad de motor, gracias a las herramientas tecnológicas de los módulos
Scalance y a la integración de PLC, paneles y Drives dentro de una misma plataforma de
programación y configuración llamada Tia Portal.
16