SEW变频器MOVIfit的PLC组态/S11安全控制设置流程分享

2023-02-09  

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EBOX电子功率单元

功能:改变电压及频率,SEW程序部分,初始化及IPOS程序(AM1001).

ABOX通讯接线单元

功能:变频器接线、与EBOX连接通讯,PN网卡/安全模块S11.

PN通讯转换模块

功能:铜缆网络电信号转换成光纤.

该端子只有配PROFIsafe卡的S11模块才有效

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PROFIsafe选件S11B安全设计

• PROFIsafe选件S11B属于内置的安全电气组件,配有安全数字输入和输出端(F- DI、F-DO)。

组件的安全设计以所有安全过程值都存在一个安全状态为基础。

在PROFIsafe选件S11B上,所有数字输入端F-DI和数字输出端F-DO的安全状态值为“0”。

• 借助合适的监控机制,通过双通道冗余系统结构可以满足EN 61508级别标准SIL3和EN ISO 13849-1功能等级e的要求。

识别出故障后,系统将通过转入安全状态来做出响应。

因此,安全功能通过安全输入端和输出端与上级安全控制器之间的PROFIsafe通讯来实现。

•24 V变频器电源可以通过安全数字输出端F-DO_STO来切断,从而实现驱动装置安全停止。

另请遵守前面提到的MOVIFIT‑FC安全设计和手册内所有的安全技术规定 和安装规定。

MOVIFIT-FC方框电路图

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STO (Safe Torque Off)- 安全扭矩关断

STO 功能启用时,变频器不向电机送电。驱动装置无法生成扭矩。此安全功能相当于EN 60204-1停止类别0的非受控停机。

必须通过一台合适的外部安全控制器/安全继电器切断 STO输入端。

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v = 速度

t = 时间

t1 = STO 功能启动的时间点

S11安全控制SEW负载启动:

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下面的接线图说明了为保证安全切断MOVIFIT‑FC驱动装置应如何接线。

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短接S11安全回路 :给EBOX安全控制电源供电X29的5,6需要24V短接电源

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MOVIFIT的安全S11的控制原理电路图,安全电路控制逆变电路的控制电源,从而切断电机的电源。

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电机的接法

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LED指示灯“F-STATE”

绿色长亮 PROFIsafe选件S11B正在与F- Host进行周期性数据交换 (Data-Exchange)。
正常运行状态。
红色长亮 安全部件内故障状态。缺少24V_O电源电压。
熄灭 PROFIsafe选件S11B正处于初始化阶段。
PROFIsafe选件S11B选件不存在或总线主控部件内没有相应组态
(插槽1是空的)。
红色/绿色
闪烁
安全部件内有故障,故障原因已排除,要求确认。

LED指示灯“STO”

黄色长亮 驱动装置处于“已安全消除扭矩”状态(“STO激活”)。
熄灭 驱动装置未处于“已安全消除扭矩”的状态(“STO未激活”)。

通过PROFIsafe选件S11B进行调试

PROFIsafe地址的设置

在带有PROFIsafe选件S11B的MOVIFIT接通24V电压后,必须借助MOVITOOLSMotionStudio软件对PROFIsafe设备地址(= F目标地址)进行设置。允许的地址范围为1至65534。

请注意,设备上的设置必须与总线主控设备配置软件(例如西门子STEP7 HW Config)内设置的PROFIsafe地址一致。

MOVITOOLSMotionStudio软件内的PROFIsafe设备地址(= F目标地址)的设置通过MOVIFIT过程数据监视器来实现,见下图:

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PROFIsafe选件在STEP7内的配置

为确保带PROFIsafe选件的MOVIFIT设备运行顺利,STEP7内的配置和参数设置要求必须使用5.4版本以上的选件包“DistributedSafety”。

1. 请确保安装了最新版本的GSDml文件。

2. 在针对PROFINET IO进行总线配置时,请按照软件手册《MOVIFIT功能级别Classic...》和《MOVIFIT功能级别Technology...》内的说明进行操作。

3. 请在插槽(“Slot”)1上对模块“I/OF模块(2个字节)”进行工程设计,然后输入所需的I/O或外围设备地址。下图示例性地显示了使用PROFINET版本时在功能级别“Classic”下MOVIFIT-FC的工程设计。

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4.为PROFIsafe选件进行参数设定。

为PROFIsafe选件S11B进行参数设定

在MOVIFIT的插槽1上选择F模块。

点击F模块并在上下文菜单中选择条目“PROFIsafe”。在标签卡“General” (常规)下选择条目“PROFIsafe”。下图示例性地阐述了已参数化的PROFIsafe选件S11B的属性。

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在现场总线或网络系统启动的过程中,针对PROFIsafe的运行,总线主控设备会以F参数组的形式向MOVIFIT的PROFIsafe选件发送与安全运行有关的参数。

这些参数在选件内接受可靠性检查。

只有在F参数组顺利通过检查后,PROFIsafe选件才开始与总线主控设备进行数据交换 (DataExchange)。

下表介绍了发送给PROFIsafe选件的安全参数。对于PROFINET IO,可以使用以下参数:

PROFIsafe F-参数 PROFINET IO
F_Check_SeqNr 不存在
F_SIL 固定
F_CRC_Length 固定
F_Par_Version 固定
F_Source_Add 固定
F_Dest_Add 可调
F_WD_Time 可调

参数“F_SIL”

借助该参数,F设备可检查安全等级是否与F-Host一致。视风险高低而定,针对这些安全相关的情况,安全电路分为不同的安全等级(SIL1至SIL 3,SIL= Safety-Integrity- Level)。

PROFIsafe选件S11B支持以下设置:

•F_SIL = SIL 3

参数“F_CRC_Length”

不同的F用户数据(过程值)长度和不同的PROFIsafe版本要求不同的CRC检验值长度。该参数向F组件告知安全报文内预期的CRC2关键数据长度。

参数“F_Par_Version”

该参数用于识别PROFIsafe选件S11B中所支持的PROFIsafe版本。对于PROFINET规格,支持PROFIsafe V2。

参数“F_Source_Add” PROFIsafe地址用于源 (F_Source_Add) 和目标 (F_Dest_Add) 的明确识别。

在网络和站点范围内,源地址和目标地址的组合必须唯一。

源地址F_Source_Add的分配取决于主控设备的工程设计,该分配通过STEP7自动完成。

参数“F_Dest_Add” 该参数用于输入事先在MOVIFIT设备上通过MOVITOOLS MotionStudio软件设定的PROFIsafe地址。

参数“F_Dest_Add”允许的值范围在1和65534之间。

参数“F_WD_Time”

该参数决定PROFIsafe安全选件S11B的监控时间。

在监控时间内,系统必须收到来自F-CPU的当前有效安全报文。否则PROFIsafe选件S11B转入安全状态。

在设置监控时间时,一方面,监控时间必须足够长,以允许通讯过程中出现一定的报文延迟,另一方面,必须足够短,以确保设备安全运行。

针对PROFIsafe选件S11B,可在1 ms到65535 ms的范围内以1 ms的步幅设置参数“F_WD_Time”。

PROFIsafe选件S11B在STEP7中的F外围设备访问

为实现安全通讯,PROFIsafe选件S11B共需要6个字节用于传输PROFIsafe报文,在过程图像中也相应地占据6个字节位置。其中2个字节(= 16 Bit)用于实际安全I/O数据

(F用户数据),剩余的4个字节用于报文保护(参照PROFIsafe规定,“PROFIsafe- Header”)。


地址 图标 数据类型 功能 预设
可以控制的变量 DBX0.0 “F00008_198.PASS_ON” Bool 1 = 激活钝化 0
DBX0.1 “F00008_198.ACK_NEC” Bool 1 = S11B处需要再集成确认 1
DBX0.2 “F00008_198.ACK_REI” Bool 1 = 再集成确认 0
DBX0.3 “F00008_198.IPAR_EN” Bool 再参数化变量(不受PROFIsafe选件S11B支持) 0
可以评估的变量 DBX2.0 “F00008_198.PASS_OUT” Bool 执行钝化。 1
DBX2.1 “F00008_198.QBAD” Bool 1 = 输出替换值 1
DBX2.2 “F00008_198.ACK_REQ” Bool 1 = 再集成确认要求 0
DBX2.3 “F00008_198.IPAR_OK” Bool 再参数化变量(不受PROFIsafe选件S11B支持) 0
DBB3 “F00008_198.DIAG” 字节 维护信息

PROFIsafe选件S11B的F用户数据

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PROFIsafe F用户数据内各个数位的含义

F用户数据的编码遵循“PROFIdriveon PROFIsafe ”V1.0规定(PNO Order No. 3.272)。其中指定的“ROFIdriveSafety Block 1”映射到字节0。字节1与制造商有关,在S11B选件上用于安全输入端和输出端。

输出数据


字节 名称 默认 功能 备注
[3] 0 0 STO 0 驱动装置安全断路“Safe Torque Off” 0-活跃
1 ~ 7 0 保留 不要使用!
[2] 1 0 F-DO00 0 安全数字输出端0
1 F-DO01 0 安全数字输出端1
2 ~ 7 0 保留 不要使用!
[1] 2 ~ 5 保留,用于保存PROFIsafe报文

输入数据


字节 名称 默认 功能 备注
[4] 0 0 POWER_REMOVED 0 反馈安全数字输出端F-DO_STO接通 – “Power removed” 1-活跃
1 ~ 7 0 保留 不要使用!
[5] 1 0 F-DI00 0 安全数字输入端0
1 F-DI01 0 安全数字输入端1
2 F-DI02 0 安全数字输入端2
3 F-DI03 0 安全数字输入端3
4 ~ 7 0 保留
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