Jakiś czas temu, chyba jako jedni z pierwszych w Polsce, mieliśmy okazję integrować przemiennik częstotliwości firmy Mitsubishi Electric serii FR-E800 ze sterownikami S7-1200 firmy Siemens. Poniżej prezentujemy obszerny opis.
1. Założenia
Zakładamy, że przemiennik częstotliwości jest właściwie podłączony do sieci zasilającej oraz do sieci komunikacyjnej z wykorzystaniem portów Ethernet sterownika PLC Siemens S7-1200. Wymagana jest również podstawowa znajomość środowiska TIA Portal oraz umiejętność obsługi falownika.
2. Przygotowanie falownika
2.1. Dokumentacja
Aby móc rozpocząć pracę najpierw należy pobrać ze strony producenta falownika https://pl.mitsubishielectric.com/fa potrzebne dokumentacje. Wpisując w wyszukiwarce FR-E800 (1) ukażą się wyniki wyszukiwania, aby wyświetlić więcej wyników należy kliknąć Pokaż wszystkie wyniki (2) – Rys. 2.1.
Rys 2.1.
Dalej należy wybrać: Instruction manual – Communication (3) oraz Instruction manual – function (4) (Rys. 2.2).
Rys 2.2.
Dodatkowo będziemy potrzebować plik GSDML, który wykorzystamy przy konfiguracji komunikacji w TIA Portal. Wpisując w wyszukiwarce FR-E800 GSDML (1), jako wynik wyszukiwania pojawi się FR-E800-E GSDML file –v2.35 (2). Należy pobrać ten plik. Trzeba zwrócić uwagę, że plik jest w formacie .zip, więc po pobraniu należy go rozpakować (Rys. 2.3).
Rys. 2.3
2.2 Konfiguracja falownika
Następnym krokiem jest przejście do konfiguracji falownika. W tym celu należy zmienić poniższe parametry.
A. P79 = 6 – umożliwienie zmiany trybu pracy podczas działania falownika (Rys. 2.4).
Rys. 2.4
B. P340 = 10 – falownik po uruchomieniu przełącza się w tryb pracy sieciowej (Rys. 2.5).
Rys. 2.5
C. P1427 = 34962, P1428 = 34962, P1429 = 34962, P1430 = 34962 – komunikacja po sieci PROFINET (Rys. 2.6).
Rys. 2.6
D. P1434 = 192, P1435 = 168, P1436 = 100, P1437 = 20 – ustalenie adresu IP falownika, w tym przykładzie jest to 192.168.100.20 (Rys. 2.7).
Rys. 2.7
E. Po konfiguracji należy ponownie uruchomić falownik. F. Po ponownym uruchomieniu trzeba ustawić jeszcze jeden parametr. P342 = 1. W celu przedłużenia trwałości pamięci EEPROM zapis acykliczny parametrów będzie odbywać się z wykorzystaniem pamięci RAM (Rys. 2.8).
Rys. 2.7
3. Przygotowanie TIA Portal
3.1. Utworzenie projektu
Następnym etapem jest przejście do TIA Portal. Zaczynamy od utworzenia nowego projektu. W tym celu należy kliknąć Create new project (1), w Project name (2) wpisać nazwę projektu, w Path (3) wybrać ścieżkę, w której ma być zapisany projekt. Na zakończenie kliknąć Create (4) (Rys. 3.1).
Rys. 3.1
Następnie należy dodać urządzenie poprzez kliknięcie w Add new device (1) i wybierając Controllers (2), z rozwijanej listy należy wybrać Controllers -> SIMATIC S7-1200 -> CPU -> Unspecified CPU 1200 -> 6ES7 2XX-XXXXX-XXXX (3) Na koniec należy kliknąć OK (4) (Rys. 3.2).
Rys. 3.2
Dalej trzeba wybrać PLC_1 [Unspecific CPU 1200] (1), a potem Detect (2).
Rys. 3.3
Pojawi się okno wyszukiwania sterownika, wtedy należy kliknąć Start search (1), po chwili powinien ukazać się znaleziony sterownik, należy go wybrać (2) i kliknąć Detect (3) (Rys. 3.4).
Rys. 3.4
W związku z tym, że adres na karcie sieciowej komputera ma przypisany adres 192.168.100.241, a domyślny adres IP sterownika jest w innej podsieci, pojawia się komunikat z prośbą o przypisanie dodatkowego adresu IP do karty sieciowej, ze względu na to, że trzeba połączyć się ze sterownikiem należy wybrać Yes (1) (Rys. 3.5).
Rys. 3.5
3.2 Konfiguracja sterownika PLC
Po wykryciu sterownika należy przypisać mu docelowy adres IP, w tym przykładzie jest to 192.168.100.10. W takim razie w lewej zakładce projektu należy rozwinąć PLC_1 [CPU 1214C DC/DC/DC] (1), następnie wybrać Device configuration (2) (podwójne kliknięcie lewym przyciskiem myszy), wówczas pokaże się widok sterownika PLC. Dalej w dolnej zakładce trzeba wybrać kolejno Properties (3) -> General (4) -> PROFINET interface [X1] (5) -> Ethernet addresses (6) i wpisać adres IP czyli 192.168.100.10 (7) (Rys. 3.6).
Rys. 3.6
Dodatkowo warto jeszcze ustawić wymuszenie rozpoczęcia cyklu pracy sterownika po jego ponownym uruchomieniu. W tym celu należy wejść w Properties (1) -> General (2) -> Startup (3) -> Startup after POWER ON: zmienić na Warm restart – RUN (4) (Rys. 3.7).
Rys. 3.7
Na koniec należy wgrać konfigurację projektu do sterownika. Zatem należy wybrać PLC_1 [CPU 1214C DC/DC/DC] (1) -> 
Rys. 3.8
3.3 Konfiguracja falownika
Aby rozpocząć konfigurację falownika należy najpierw wgrać do projektu wcześniej pobrany i wypakowany plik GSDML. W tym celu trzeba wejść w Options (1) -> Manage general station description files (GSD) (2). Następnie pojawi się okno z listą plików GSDML, wtedy należy wybrać w Source path (3) lokalizację, w której znajduje się pobrany plik. Po określeniu lokalizacji należy zaznaczyć plik GSDML-V2.35-MitsubishiElectric… (4) i kliknąć Install (5) (Rys. 3.9).
Rys. 3.9
Po zainstalowaniu pliku GSDML należy wrzucić do projektu obiekt falownika, a dalej wejść w Devices & networks (1), a następnie rozwinąć Other field devices (2) -> PROFINET I/O (3) -> Drives (4) -> MitsubishiElectric (5) -> FR-E800 (6) wybrać PROFINET I/O Reference Device for FR-E800 (7) i przeciągnąć blok do miejsca obok bloku sterownika (Rys. 3.10).
Rys. 3.10
Kolejnym etapem jest ustawienie w projekcie adresu IP falownika. W tym celu trzeba zaznaczyć blok falownika (1), a potem wejść w Properties (2) -> General (3) -> Ethernet addresses (4) -> Subnet: ustawić na PN/IE_1 (5) -> IP address: ustawić na 192.168.100.20 (6) (Rys. 3.11).
Rys 3.11
Dodatkowo należy jeszcze ustawić IO Controller poprzez kliknięcie w Not assigned (1) i wybór PLC_1.PROFINET interface_1 (2) (Rys. 3.12).
Rys. 3.12
Po konfiguracji adresu można przejść do ustawienia ramki komunikacyjnej tzw. telegramu, aby to wykonać należy zaznaczyć blok falownika (1) i wejść w Device view (2). Z Hardware catalog wybrać Module (3) -> Telegram 1 (PROFIdrive) i przeciągnąć do Device overview (4) (Rys. 3.13).
Rys. 3.13
Konfigurację można uznać za skończoną – teraz należy wgrać zaktualizowany projekt do sterownika wybierając PLC_1 [CPU 1214C DC/DC/DC] (1) ->
Rys. 3.14
3.4. Utworzenie programu do sterowania falownikiem
Kolejnym etapem jest utworzenie programu do sterowania falownikiem. Do sterowania przydadzą się bloki funkcyjne SINA_SPEED oraz SINA_PARA_S. Można najpierw rozpocząć od dodania bloku SINA_SPEED w tym celu z Program blocks (1) wybrać Main (2), z prawej strony menu wybrać Libraries (3) -> Drive_Lib_S7_1200_1500 (4) -> Master copies (5) -> 03_SINAMICS (6) -> SINA_SPEED (7) i przeciągnąć do Network 1 (8), na koniec można zmienić nazwę bloku (9) i kliknąć OK (10) (Rys. 3.15).
Rys. 3.15
Następnie należy dodać blok SINA_PARA_S (1) analogicznie jak poprzedni blok, ale do następnego networka (2). Po zmianie nazwy (3) kliknąć OK (4) (Rys. 3.16).
Rys. 3.16
Do dodanego bloku SINA_SPEED należy uzupełnić parametry HWIDSTW oraz HWIDZSW. Do obu parametrów należy wpisać tą samą wartość, aby to wykonać należy kliknąć w wyprowadzenie parametru HWIDSTW (1), nacisnąć klawisze Ctrl + spacja (2) i wybrać „FR-E800-E~Telegram_1_(PROFIdrive)_1~Standard_telegram_1_(Speed_,,,” (3). To samo należy powtórzyć dla parametru HWIDZSW (Rys. 3.17).
Rys. 3.17
Efekt końcowy powinien wyglądać tak (Rys. 3.18).
Rys. 3.18
W bloku SINA_PARA_S należy uzupełnić parametr hardwareID. Zatem należy kliknąć w wyprowadzenie parametru hardwareID (1), nacisnąć klawisze Ctrl + spacja (2) i wybrać FR-E800-E~Telegram_1_(PROFIdrive)_1~Module_Access_Point (3) (Rys. 3.19).
Rys. 3.19
Blok funkcyjny powinien wyglądać tak (Rys. 3.20):
Rys. 3.20
Program można uznać za ukończony, teraz można przejść do wgrania programu wybierając PLC_1 [CPU 1214C DC/DC/DC] (1) ->
Rys. 3.21
4. Uruchomienie programu
4.1 Uruchomienie falownika z poziomu sterownika PLC
Teraz można uruchomić falownik, aby to wykonać należy zadać odpowiednie komendy i parametry. Poprzez wybór SINA_SPEED_Inverter_DB (1) -> 
Rys. 4.1
4.2 Odczyt parametru falownika
Aby zmienić parametr falownika z poziomu TIA Portal należy sprawdzić jaką wartość trzeba wpisać w atrybucie Parameter bloku SINA_PARA_S. Z dokumentacji falownika [2], wynika, że wartość ta równa jest sumie nr parametru falownika i liczby 12288. Przykład przedstawia zmianę parametru przyspieszenia. Parametr przyspieszenia znajduje się pod nr 7 [1]. Dodając liczbę 12288 otrzymuje się wynik 12295 i taką oto wartość trzeba wpisać w atrybucie Parameter bloku SINA_PARA_S (Rys. 4.2, Rys. 4.3).
Rys. 4.2
Rys. 4.3
Aby odczytać wartość parametru (czas przyspieszenia) należy wybrać SINA_PARA_S_Inverter_DB (1) ->
Rys. 4.4
Odczyt parametru jest wymuszany poprzez zbocze narastające wejścia Start. Więc aby ponownie odczytać parametr należy raz jeszcze zadać zbocze narastające na wejście Start.
4.3 Zapis parametru falownika
Aby zmienić wartość w parametrze (czas przyspieszenia) należy w SINA_PARA_S_Inverter_DB -> Parameter ustawić wartość 12295 (1) -> ValueWrite1 ustawić np. na 10.0 (nowa wartość parametru) (2) -> ReadWrite ustawić na TRUE (3) i wymusić Start na TRUE (4). Wyjście Done zmieniło stan na TRUE (5), a Error pozostało FALSE (6) co oznacza, że parametr został zmieniony (Rys. 4.5).
Rys. 4.5
Dla potwierdzenia zapisu można ponownie odczytać wartość parametru (Rys. 4.6).
Rys. 4.6
4.4 Odczyt sygnałów monitorowanych
Istnieje możliwość odczytu takich sygnałów jak np. aktualne napięcie na wyjściu falownika, prąd wyjściowy falownika. Przykład przedstawia odczyt napięcia wyjściowego falownika. Najpierw trzeba się dowiedzieć jaka wartość musi być wpisana w atrybucie Parameter bloku SINA_PARA_S. Z dokumentacji [2] można odczytać, że jest to „monitor code 1” + 16384. Z tego wynika, że będzie to wartość 16387, gdzie „monitor code 1” odpowiada wartości 3 [1] (Rys. 4.7, Rys. 4.8).
Rys. 4.7
Rys. 4.8
Aby odczytać napięcie wyjściowe falownika należy w SINA_PARA_S_Inverter_DB -> Parameter ustawić na wartość 16387 (1) i wymusić Start na TRUE (2). ValueRead1 wyświetla aktualne napięcie wyjściowe falownika (3). Trzeba jednak zwrócić uwagę, że wartość ta pomnożona jest przez 10, więc w rzeczywistości wartość napięcia wynosi 411,0 V (Rys. 4.9).
Rys. 4.9
