Controllare i SINAMICS da SIMATIC con TIA Portal V21: DriveLib, LDrvLib e blocchi di comunicazione
Con l’evoluzione di TIA Portal V21 e SINAMICS Startdrive V21, l’integrazione tra PLC SIMATIC e azionamenti SINAMICS è diventata sempre più stretta e naturale all’interno dello stesso ambiente di engineering.
Un aspetto che continua però a generare qualche dubbio, soprattutto quando si recuperano vecchi progetti, esempi applicativi o documentazione Siemens relativa alle versioni precedenti del TIA Portal, riguarda le librerie DriveLib e LDrvLib.
La pagina Siemens Industry Online Support dedicata ai SIMATIC Communication Blocks for SINAMICS Drives rimane un riferimento molto importante per comprendere l’architettura dei blocchi di comunicazione e, soprattutto, per capire come utilizzarli nelle versioni più recenti del TIA Portal.
Da DriveLib alle istruzioni integrate nel TIA Portal
Storicamente Siemens distribuiva la libreria DriveLib per semplificare la comunicazione tra controllori SIMATIC e azionamenti SINAMICS.
La libreria metteva a disposizione una serie di blocchi standardizzati che consentivano di gestire, tra le altre cose:
- controllo in velocità;
- posizionamento;
- gestione degli stati del drive;
- diagnostica;
- lettura e scrittura dei parametri;
- comunicazione ciclica e aciclica PROFIdrive.
Con l’evoluzione del TIA Portal, però, Siemens ha progressivamente integrato queste funzionalità direttamente nell’ambiente di programmazione.
Già dalla generazione TIA Portal V15.1 le principali istruzioni SINAMICS sono disponibili direttamente nell’editor dei blocchi, senza dover necessariamente importare una vecchia DriveLib nei nuovi progetti.
Questo concetto è ancora più importante lavorando oggi con TIA Portal V21.
TIA Portal V21 e Startdrive V21
Con la versione V21 Siemens continua a rafforzare l’integrazione tra automazione e azionamenti.
SINAMICS Startdrive V21 consente infatti di configurare, parametrizzare e diagnosticare gli azionamenti direttamente all’interno dell’ecosistema TIA Portal.
In un unico progetto possiamo quindi gestire:
- PLC SIMATIC;
- rete PROFINET;
- azionamenti SINAMICS;
- telegrammi PROFIdrive;
- parametrizzazione del drive;
- diagnostica;
- HMI;
- Technology Objects;
- Motion Control.
Per un nuovo progetto realizzato con TIA Portal V21, quindi, il punto di partenza non dovrebbe essere necessariamente il download di una vecchia libreria DriveLib, ma l’utilizzo delle istruzioni SINAMICS disponibili direttamente nell’ambiente.
Dove trovare i blocchi SINAMICS
Nelle versioni moderne del TIA Portal i blocchi dedicati alla comunicazione con gli azionamenti SINAMICS possono essere individuati direttamente all’interno delle istruzioni disponibili nel Block Editor.
Il percorso può essere individuato nell’area dedicata ai pacchetti opzionali e alle istruzioni SINAMICS.
Tra i blocchi più conosciuti troviamo:
- SINA_SPEED – FB285
- SINA_POS – FB284
- SINA_PARA – FB286
- SINA_PARA_S – FB287
Ogni blocco risponde a una specifica esigenza applicativa.
SINA_SPEED – FB285
SINA_SPEED è probabilmente uno dei blocchi più utilizzati quando dobbiamo comandare un SINAMICS in velocità.
Una configurazione tipica può essere:
SIMATIC S7-1200 / S7-1500
↓
PROFINET
↓
SINAMICS G120
↓
Motore
Il blocco permette di gestire in modo strutturato informazioni come:
- abilitazione dell’azionamento;
- comando di marcia;
- riferimento di velocità;
- velocità effettiva;
- stato del drive;
- presenza di fault;
- acknowledgement degli errori.
Invece di manipolare direttamente ogni bit della Control Word e della Status Word, il programma applicativo può quindi lavorare con un’interfaccia più leggibile.
SINA_POS – FB284
Quando l’applicazione richiede invece il posizionamento tramite le funzionalità integrate nel drive, uno dei blocchi più interessanti è SINA_POS.
SINA_POS viene utilizzato tipicamente in combinazione con il Basic Positioner – EPos del SINAMICS.
Attraverso questo approccio il PLC può inviare al drive informazioni relative a:
- posizione target;
- velocità;
- override;
- homing;
- jog;
- posizionamento;
- traversing blocks;
- stato del movimento;
- gestione dei fault.
È importante non confondere automaticamente SINA_POS con i Technology Objects del PLC.
Nel primo caso una parte significativa dell’intelligenza di posizionamento è gestita direttamente dal SINAMICS attraverso EPos.
Con un Technology Object, invece, la gestione dell’asse viene trasferita maggiormente al controllore SIMATIC.
SINA_PARA e SINA_PARA_S
Un altro tema fondamentale riguarda l’accesso ai parametri del drive.
Qui entrano in gioco blocchi come:
SINA_PARA – FB286
SINA_PARA_S – FB287
Questi blocchi consentono di gestire la comunicazione aciclica PROFIdrive.
La distinzione tra comunicazione ciclica e aciclica è fondamentale nella progettazione di un sistema con SINAMICS.
Comunicazione ciclica
La comunicazione ciclica viene utilizzata per i dati che devono essere scambiati continuamente durante il funzionamento della macchina.
PLC → Drive
Control Word
Setpoint
Drive → PLC
Status Word
Actual Value
Questi dati viaggiano continuamente attraverso il telegramma PROFIdrive configurato.
Comunicazione aciclica
La comunicazione aciclica viene invece utilizzata per accedere a parametri del SINAMICS che non devono necessariamente essere trasferiti continuamente nel telegramma di processo.
Questo permette, ad esempio, di leggere o modificare parametri del drive direttamente dal programma PLC.
Telegrammi PROFIdrive: il cuore della comunicazione
Utilizzare un blocco SINA non significa eliminare la necessità di comprendere il funzionamento del telegramma PROFIdrive.
Al contrario, conoscere almeno i concetti fondamentali di PROFIdrive permette di diagnosticare molto più rapidamente eventuali problemi.
Il telegramma definisce infatti quali dati vengono scambiati ciclicamente tra PLC e drive.
Concettualmente:
PLC
│
│ Control Word
│ Speed / Position Setpoint
▼
SINAMICS
SINAMICS
│
│ Status Word
│ Actual Value
▼
PLC
Tra gli elementi che vale la pena conoscere troviamo:
- Control Word;
- Status Word;
- PZD;
- setpoint;
- actual value;
- scaling;
- telegrammi standard e Siemens;
- Hardware Identifier.
I blocchi SINA semplificano l’utilizzo di queste informazioni, ma non eliminano il meccanismo sottostante.
Gli Hardware Identifier – HWID
Nelle versioni moderne del TIA Portal è particolarmente importante comprendere il concetto di Hardware Identifier.
Il blocco software deve infatti sapere con quale dispositivo o sotto-modulo hardware deve comunicare.
Il TIA Portal genera quindi degli identificatori hardware che possono essere utilizzati dai blocchi applicativi.
Questo approccio è differente rispetto ai vecchi programmi nei quali era molto comune lavorare direttamente con indirizzi periferici.
Quando lavoriamo con Startdrive, inoltre, possono essere presenti diversi moduli o sotto-moduli legati allo scambio dei dati di processo.
Individuare l’HWID corretto diventa quindi fondamentale per il corretto funzionamento del blocco.
DriveLib e LDrvLib servono ancora in TIA Portal V21?
La risposta dipende dal tipo di progetto.
Per un nuovo progetto TIA Portal V21 normalmente non ha molto senso partire importando una vecchia DriveLib soltanto perché un tutorial realizzato molti anni fa indicava questa procedura.
Le istruzioni SINAMICS sono oggi profondamente integrate nell’ambiente TIA Portal.
Le vecchie librerie possono invece continuare ad avere importanza in situazioni come:
- migrazione di progetti esistenti;
- manutenzione di vecchi impianti;
- standard software aziendali;
- librerie personalizzate sviluppate negli anni;
- compatibilità con vecchie architetture PLC-drive.
Il concetto importante è quindi distinguere tra:
manutenzione e migrazione di un progetto esistente
e
progettazione di una nuova applicazione con TIA Portal V21.
SINA_SPEED oppure Technology Object?
Con le versioni più recenti del TIA Portal questa domanda diventa particolarmente interessante.
Supponiamo di avere:
SIMATIC S7-1200 G2
+
SINAMICS G120
e di dover semplicemente controllare la velocità di un motore.
In questo caso SINA_SPEED può rappresentare una soluzione estremamente efficace e relativamente semplice.
Il programma rimane compatto e il drive può essere comandato senza necessariamente creare un Technology Object per ogni azionamento.
Se invece dobbiamo realizzare funzioni come:
- sincronismi;
- gearing elettronico;
- camme elettroniche;
- interpolazioni;
- assi coordinati;
- controllo cinematico;
l’approccio basato sui Technology Objects e sulle istruzioni Motion Control assume un ruolo molto più importante.
Non esiste quindi una soluzione universalmente migliore.
Esiste la soluzione più adatta all’architettura e alle esigenze della macchina.
Un unico ecosistema di engineering
Il vero valore di TIA Portal V21 non è rappresentato dal singolo blocco.
È rappresentato dal modo in cui tutti i componenti dell’automazione possono essere integrati all’interno dello stesso ambiente.
SIMATIC S7-1200 G2 / S7-1500
↓
PROFINET
↓
SINAMICS
↓
Startdrive V21
↓
Telegrammi PROFIdrive
↓
SINA_SPEED / SINA_POS / SINA_PARA
oppure
Technology Objects + Motion Control
PLC, drive, diagnostica, motion e supervisione diventano quindi parti dello stesso progetto di automazione.
Dal controllo alla diagnostica
Un buon programma industriale non dovrebbe limitarsi a comandare:
“Avvia il motore.”
Dovrebbe conoscere anche lo stato reale dell’azionamento.
Ad esempio:
- il drive è pronto?
- è abilitato?
- è presente un fault?
- PROFINET è operativo?
- qual è il setpoint inviato?
- qual è il valore effettivo?
- qual è lo stato PROFIdrive?
Questi dati possono successivamente essere utilizzati da:
- WinCC Unified;
- sistemi SCADA;
- sistemi di diagnostica;
- manutenzione;
- Edge PC;
- sistemi di raccolta dati;
- algoritmi di Artificial Intelligence.
Ed è proprio qui che una comunicazione standardizzata tra SIMATIC e SINAMICS assume un valore ancora maggiore.
Un esempio moderno con TIA Portal V21
Pensiamo a una macchina realizzata con:
- SIMATIC S7-1200 G2
- SINAMICS G120
- TIA Portal V21
- SINAMICS Startdrive V21
- WinCC Unified
Il drive viene inserito e configurato direttamente nel progetto.
Si assegna il telegramma PROFIdrive necessario all’applicazione.
Il PLC può utilizzare SINA_SPEED per il controllo in velocità.
L’HMI permette di gestire:
- Start;
- Stop;
- setpoint di velocità;
e contemporaneamente visualizzare:
- velocità effettiva;
- Ready;
- Running;
- Fault;
- stato del drive.
Il SINAMICS non viene più trattato semplicemente come una periferica con alcuni indirizzi di ingresso e uscita.
Diventa un vero elemento dell’architettura software della macchina.
Attenzione ai tutorial realizzati con vecchie versioni
Quando si utilizza TIA Portal V21 è quindi consigliabile verificare innanzitutto quali istruzioni SINAMICS siano già disponibili nell’ambiente di programmazione prima di importare librerie nate per generazioni precedenti.
Conclusioni
DriveLib ha avuto un ruolo fondamentale nella standardizzazione della comunicazione tra controllori SIMATIC e azionamenti SINAMICS.
Con TIA Portal V21 e Startdrive V21, però, questo concetto deve essere interpretato all’interno di un ecosistema di engineering molto più integrato.
Blocchi come:
- SINA_SPEED
- SINA_POS
- SINA_PARA
- SINA_PARA_S
rimangono strumenti estremamente importanti, ma devono essere compresi all’interno di un’architettura basata su:
PROFINET
+
PROFIdrive
+
SINAMICS
+
Startdrive V21
+
SIMATIC
Capire come utilizzare i blocchi è importante.
Capire cosa avviene dietro quei blocchi lo è ancora di più.
Conoscere Control Word, Status Word, telegrammi, HWID e comunicazione ciclica e aciclica permette infatti non soltanto di far partire un motore, ma di realizzare sistemi di automazione più robusti, diagnostici e manutenibili.
Ed è proprio questo il salto che vale la pena fare anche dal punto di vista didattico con TIA Portal V21: non spiegare soltanto quale blocco utilizzare, ma comprendere come SIMATIC e SINAMICS comunicano realmente all’interno di una moderna architettura di automazione industriale.
Approfondimento ufficiale Siemens
Per approfondire i blocchi di comunicazione SIMATIC per gli azionamenti SINAMICS, la documentazione DriveLib/LDrvLib e gli esempi messi a disposizione da Siemens, è possibile consultare la pagina ufficiale Siemens Industry Online Support:
Prossimo approfondimento
Nel prossimo articolo passeremo dalla teoria alla pratica con:
SINA_SPEED con TIA Portal V21 e SINAMICS G120: dalla configurazione PROFINET al primo avviamento.
Vedremo come configurare il drive, impostare il telegramma PROFIdrive, individuare l’Hardware Identifier corretto e utilizzare SINA_SPEED per comandare velocità, marcia, stato e diagnostica del SINAMICS direttamente dal PLC.
Scopri di più da Domenico Madeo
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