Realizar un autotuning de los parámetros de un regulador con Simotion Scout

Para que un servomotor funcione correctamente y con la máxima eficiencia se debe realizar un ajuste de los parámetros del lazo de regulación. Para facilitar esta operación, el software de ingeniería Simotion Scout (supongo que en Starter será similar) viene preparado para realizar un ajuste automático de estos parámetros, operación también llamada autotuning.

En esta entrada voy a detallar los pasos que he dado para realizar un autotuning en un motor controlado por un Simotion D435.

El primer paso será poner la máquina donde está instalado nuestro servomotor en orden de trabajo, puertas cerradas, setas de emergencia desenclavadas, barreras inmateriales libres y demás seguridades listas y rearmadas. En mi caso el servomotor está acoplado a un husillo, así que manejando la máquina desde el panel de operador (o el método de manejo que tenga) llevo el eje a la mitad de su recorrido, aproximadamente. Esto es necesario ya que durante el autotuning el servomotor va a dar varias vueltas y si lo dejamos cerca del límite de recorrido es posible que lo sobrepase. 

Configuración de periferia distribuida por Profibus en un Simotion

En esta entrada voy a mostrar un ejemplo de cómo realizar la configuración de periferia distribuida en un sistema Simotion. A uno de los puertos Profibus de mi CPU D435-2 DP/PN voy a conectar una cabecera de 16 entradas digitales referencia 6ES7 131-1BH01-0XB0, es una referencia antigua pero ha funcionado perfectamente.

Cabecera Profibus referencia 6ES7 131-1BH01-0XB0

El conjunto CPU + cabecera sobre mi mesa

Empezaremos por abrir el proyecto y sobre la CPU, con el botón derecho del ratón, seleccionaremos Open HW Configuration

Un vistazo al entorno de programación Simotion Scout - El árbol de proyecto

En la entrada anterior dejamos nuestra CPU D435-2 DP/PN con una configuración mínima. Ahora, antes de entrar a preparar ejes y realizar la programación, voy a hacer un repaso (no muy exhaustivo) del entorno Simotion Scout.

A la derecha está el árbol de proyecto (Project navigator) donde tendremos acceso a los diferentes componentes. Desplegando la CPU D435 podemos ver en primer lugar el conector de entradas/salidas digitales X142. Haciendo doble clic sobre él podemos cambiar su direccionamiento:

Primer contacto con un Simotion D435-2 DP/PN

Estoy involucrado en el proyecto de una máquina que va a llevar como control un Simotion D435-2 DP/PN. Aprovechando que me acaba de llegar la CPU voy a escribir una serie de entradas sobre como realizar su conexión, configuración y programación.

El manual de referencia que he consultado para la elaboración de esta entrada es el llamado SIMOTION D4x5-2 Commissioning and Hardware Installation Manual, disponible en formato PDF aquí. Para buscar más manuales sobre Simotion se puede seguir el siguiente enlace.

Para realizar estas pruebas el único material que voy a necesitar es una fuente de 24VDC, la tarjeta Compact-Flash que trae el firmware y las licencias, un cable ethernet, y la propia CPU.

Coloco la CPU sobre mi mesa y le instalo en la parte inferior el ruidoso ventilador que viene en el mismo embalaje, sin el cual el Simotion dará error. Quito la tapa azul inferior y alojo la tarjeta Compact-Flash en su ranura. Levanto la carcasa y en el conector X124 alimento a 24VDC. Finalmente conecto un cable ethernet entre la toma marcada con PN/IE X127 P1 en el frontal de la CPU y mi portátil. Doy tensión a la fuente y ya tengo todo lo necesario para hacer mis pruebas. El conjunto tiene sobre mi mesa el siguiente aspecto:

Para programar esta CPU voy a utilizar el software de ingeniería Simotion Scout V4.3.1.3 que tengo instalado en una máquina virtual bajo VirtualBox.

Sincronización sencilla de ejes en un Simotion

Supongamos que tenemos dos servomotores controlados por un sistema Simotion y necesitamos que se muevan de forma sincronizada, que el movimiento que ordenemos a uno se vea inmediatamente reflejado en el otro. La mejor forma de plantear esta configuración es definiendo tres ejes: un eje por cada servomotor más un eje virtual. La filosofía a seguir será acoplar cada uno de los ejes de los servomotores al eje virtual, de forma que nosotros ejecutemos las órdenes de movimiento sobre el eje virtual y que cada uno de los servomotores lo sigan automáticamente.

Un eje virtual no tiene asociado un control de lazo cerrado ni un accionamiento o un encóder. Las consignas y sus valores reales son siempre coincidentes. Generalmente su utilidad consiste en ser un eje auxiliar para generar como eje maestro, por ejemplo, consignas para varios ejes reales.

Voy a partir de una configuración como la que ya he mostrado en esta serie de entradas, donde ya tenía un par de ejes creados. Me he de asegurar de que en cada uno de los ejes (en este ejemplo los llamaré EJE_A y EJE_B) esté marcado el uso de la tecnología de operación síncrona (Synchronous operation).


A continuación insertaremos el eje virtual, para ello en el árbol de proyecto, en el apartado Axis haremos doble clic sobre Insert axis. Nos aparecerá el diálogo de creación de ejes, donde también marcaremos Synchronous operation y aceptaremos.

Interrupción de tareas de movimiento en Simotion (parte 2ª)

Tal y como terminé comentando en la 1ª parte, el Simotion D410 DP viene preparado para cumplir categoría III de seguridad. Para que el funcionamiento de la barrera sea conforme hay que, en primer lugar, cablear desde el dispositivo de seguridad (en mi caso el relé de la barrera) un doble canal redundante.

El cableado será el siguiente: uno de los canales del relé de la barrera debe estar cableado a una de las primeras 4 entradas (DI0, DI1, DI2 ó DI3) del conector X121 en el frontal del Simotion. El otro canal debe estar cableado al borne 7 del conector X120 (EP). No olvidar cablear los correspondientes negativos, para más detalle consultar la completa documentación de Siemens. Con esto ya tenemos el doble canal redundante, ahora hay que configurar el equipo para que active la seguridad.

La seguridad no se maneja desde el Simotion, es tarea del Sinamics_integrated, lo cual tiene sentido ya que es el componente que ataca directamente al servomotor.

IMPORTANTE: Para realizar esta configuración es imprescindible estar on line con el Simotion.

Interrupción de tareas de movimiento en Simotion (parte 1ª)

Tengo una instalación con un Simotion D410 DP monoeje. Existe una barrera fotoeléctrica cuya misión es detener el movimiento del eje cuando se interrumpe y que una vez despejada continúe. Para conseguir este comportamiento he creado una Motion task que se ejecutará cíclicamente y tiene, programada en MCC (Motion Control Chart), el siguiente aspecto:


Lo que hago, básicamente, es vigilar la entrada en la que tengo cableada la señal del relé de la barrera y cuando detecto que se interrumpe, con el comando Stop axis, detengo el movimiento sin abortarlo (Normal stop without abort).

Trabajando con limitación de par en un Simotion

Para limitar el par de trabajo en un eje controlado por un Simotion se usa la función _enableTorqueLimiting y sirve tanto para ejes con control de velocidad, como para ejes de posicionamiento o ejes síncronos. Una característica muy importante cuando limitamos el par es que la vigilancia del error de seguimiento así como la vigilancia de posición se deshabilitan, ya que cuando el eje se encuentre que necesita limitar el par debe reducir su velocidad y se saldrá de la ventana teórica de posicionamiento.

El valor de limitación de par se puede cambiar en cualquier momento siendo de aplicación instantánea. Para eliminar la limitación existe la función _disableTorqueLimiting, aunque también se cancela con si aplicamos las funciones _resetAxis o _disableAxis.

Leer el valor real de par en un Simotion D

En un Simotion se controlan ejes que deben estar asociados a un accionamiento (drive). En los Simotion D (D410, D425, etc.) el accionamiento es un Sinamics interno (Sinamics_integrated). Ya he hablado de como hacer una configuración con uno de estos sistemas en esta serie de entradas, pero ahora necesito una funcionalidad más. Por defecto, el telegrama 105 que comunica el Simotion con el Sinamics no transmite el valor real de par y es un dato interesante para analizar un montaje y comprobar, por ejemplo, si ha entrado una pieza muy dura o muy suave.

Para tener acceso al dato real de par cíclicamente debemos activar el bloque de datos tecnológicos (technology data block). El proceso es el siguiente:

Balance

Haciendo un poco de balance de las entradas que llevo escritas parece que el tema principal es Siemens y su sistema Simotion. Ciertamente Siemens es la marca de automatización dominante en mi empresa, está presente en algo así como en el 90% de las máquinas que hacemos, sin embargo con Simotion habremos realizado una media docena en los últimos años. El motivo de que hable tanto de Simotion es que es algo distinto a programar un PLC. El software es un poco particular y el aprendizaje es un poco duro al principio, aunque cuando le coges el 'punto' te das cuenta de que es cómodo de programar. Tiene sus defectos (a menudo pequeños cambios de programa implican tener que pasar la CPU a Stop, requiere un PC potente y con mucha RAM si no quieres eternizarte) pero en cada nueva versión ves mejoras importantes.

Si quieres saber un poco más de los sistemas Simotion, la Universidad de Vigo, en su servicio de vídeo bajo demanda, tiene una presentación que realizó D. Roberto Pascual, responsable de producto de equipos para máquinas especiales de Siemens España, para las las Jornadas de Automatización Industrial (J.A.I.) que organizó la Universidad de Vigo en el 2005. Lo puedes ver aquí.

En la página web de las J.A.I. 2005 hay también otras presentaciones de Siemens y de otros fabricantes, y algunas son francamente interesantes, el enlace es este.

En próximas entradas espero dar un poco más de variedad al contenido del blog.

Actualización del firmware de un Simotion C230-2 y de un Simodrive 611U

Hace pocos meses me tocó actualizar la última máquina que hicimos con una configuración Simotion + Simodrive, como la descrita en esta serie de entradas. En anteriores ocasiones, para hacer las actualizaciones, vino un técnico de Siemens con nosotros y tomé nota de todos los pasos.

[ACLARACIÓN: los problemas de cuelgues del Simotion C230-2 son para la CPU referencia 6AU1 230-2AA00-0AA0, un modelo ya descatalogado. Las versiones más modernas no sufren de este problema.]

El firmware para los Simotion C se puede bajar de aquí.

Los pasos ha seguir se resumen en:

1. Actualización de la configuración hardware del proyecto.
2. Actualización de paquetes tecnológicos.
3. Actualización de bibliotecas.
4. Copia de seguridad de los datos de programa y de la MMC.
5. Formateado de la MMC y borrado de la memoria interna del Simotion C230-2.
6. Actualización del firmware del Simotion C230-2.
7. Actualización del firmware del Simodrive 611U (regulador y tarjeta Profibus).
   
8. Transferencia del proyecto.

Entremos en detalles, primero la actualización de la configuración hardware.

Configuración de un proyecto con Simotion Scout y Simodrive - Parte 3ª y última

Primera parte aquí y segunda parte aquí.

Teniendo los ejes listos en el Simotion hay que configurarlos en la parte Simodrive.

En la ventana de proyecto del SIMOTION SCOUT, expandir SIMODRIVE_611U_HR y hacer doble clic sobre Commissioning.


Se abre el Administrador SIMATIC. Para configurar los ejes existen dos opciones. Si se está conectado on-line al accionamiento, se accede: Botón derecho sobre SIMODRIVE 611U => Sistema de destino => Gestionar accionamiento => Parametrización. Con esto se abre el Simocom U y se realizaría la parametrización sobre la RAM del accionamiento, no olvidando salvarla al finalizar (tanto en la ROM del accionamiento como en el proyecto).

Configuración de un proyecto con Simotion Scout y Simodrive - Parte 2ª

En la primera parte terminé con la configuración de la comunicación Profibus, ahora toca crear los ejes, que nos servirán para manejar cada uno de los motores.

Para insertar un eje hacer doble clic sobre «Insert axis».


Se da un nombre al eje y se selecciona la tecnología a emplear (influye en las licencias que se necesitarán). Cada tecnología incluye a las anteriores. Pulsar OK.

Configuración de un proyecto con Simotion Scout y Simodrive - Parte 1ª

Dedicaré tres artículos a unas notas del año 2004 ó 2005 sobre la configuración de un sistema Simotion C230-2 (referencia 6AU1230-2AA00-0AA0) con Simodrive. Es la misma temática que la que traté en la serie de entradas sobre Simotion con Sinamics pero con tecnología más antigua. El Simotion Scout estaba mucho menos evolucionado y surgían siempre imprevistos. Las capturas que acompañan este texto son del Scout V3.x, así que en el software actual puede que haya discordancias. De todas formas, las últimas versiones (hasta la fecha) permiten configurar equipos antiguos, descatalogados y problemáticos como éste. Si te encuentras uno de estos cacharros asegúrate que esté actualizado el firmware a la última versión (seguramente le dedique una entrada a la actualización del firmware de estos sistemas).

[Actualización: Aquí están las instrucciones de actualización.]

Empecemos: abrimos el Scout, se pulsa en el icono de la hoja en blanco para crear un proyecto nuevo, se escoge una ruta para el proyecto y se le asigna un nombre.




Aparece el árbol de proyecto. Doble clic sobre «Create new device».

Configuración de un proyecto con Simotion Scout - Parte 4ª y última

Esta es la cuarta y última entrada de la serie de configuración de un sistema Simotion; puedes leer la primera parte aquí, la segunda aquí y la tercera aquí.

Pues vamos a ello, una vez tenemos las tramas Profibus configuradas hay que crear los ejes que nos van a servir para controlar cada uno de los motores.

En el árbol de proyecto, en la parte 'AXES' doble clic sobre 'Inser axis'


Le asignamos un nombre al eje y selecionamos las tecnologías que queremos usar, marcamos todas (regulación de velocidad, posicionado y sincronización entre ejes). Pulsamos 'OK'.

Configuración de un proyecto con Simotion Scout - Parte 3ª

Continúo con las notas que tomé en el curso de Motion Control de Siemens, ahora toca configurar las tramas de comunicación Profibus.

Primera parte aquí y segunda aquí.

En el árbol de proyecto, en la parte de 'SINAMICS_Integrated', hacemos doble clic sobre 'Configuration'.


En la pestaña 'PROFIBUS message frame' hay que configurar el telegrama Siemens 105 para cada uno de los servomotores.

Configuración de un proyecto con Simotion Scout - Parte 2ª

Sigo con las notas que tomé en el curso de Motion Control de Siemens.

Primera parte aquí.

Me quedé justo en el punto en cual configuré el hardware y la red. Ahora toca configurar el 'Sinamics integrated'. Lo primero es retomar los ajustes de fábrica para evitar cualquier interferencia de configuraciones previas. Para ello vamos al árbol de proyecto y sobre 'Sinamics_Integrated' hacemos clic con el botón derecho y seleccionamos 'Target device -> Restore factory settings' y confirmamos.


Esperamos a que se complete la operación y a continuación hacemos doble clic sobre 'Automatic Configuration'.

Configuración de un proyecto con Simotion Scout - Parte 1ª

Hace ya más de un año asistí a un cursillo de una semana en Siemens sobre programación en sistemas Sinamics/Simotion (breve descripción de estos sistemas aquí). En sucesivas entradas iré publicando las notas que tomé.

La herramienta de ingeniería para programarlos es el Simotion Scout. Para ejecutarlo con soltura se necesita un equipo con un buen procesador y cuanta más memoria RAM mejor. Es necesaria una licencia de Siemens y NO hay traducción al español.

En el curso teníamos un Simotion D435 conectado a un par de motores en una maleta de demostración.