Servomoottorin ohjaus Beckhoff Twincat 3:lla
Suninen, Jari (2018)
Suninen, Jari
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018060412338
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018060412338
Tiivistelmä
Työn pääasiallisena tavoitteena oli toteuttaa Metropolia Ammattikorkeakoulun automaatiolaboratorioon servomoottorikäytön laitteisto, jolla pystytään seuraamaan käytön prosessin aikaisia muuttujia. Näitä ovat mm. moottorin nopeuteen, kiihtyvyyteen, paikkaan ja momenttiin liittyviä arvoja. Määrittelyn mukaisesti tavoitteena oli luoda moottorikäytölle paikallinen graafinen käyttöliittymä (GUI), jonka kautta prosessia voi ohjata ja valvoa muuttujia.
Toissijaisena tavoitteena oli tutkia Twincat-ADS viestintäprotokollan rakennetta ja selvittää kuinka tätä protokollaa käyttäen voisi luoda etäpalvelin sovelluksen. Etäpalvelinsovellus olisi eräänlainen ”soft-PLC”:hen perustuva web-käyttöliittymä, jolla voisi ohjata ja valvoa käyttöä IP-verkon kautta.
Käytön PLC-ohjelman ja käyttöliittymän rakentaminen toteutettiin Twincat 3 engineering (XAE) kehitysympäristön tarjoamilla työkaluilla Beckhoff CP6223 teollisuus-PC:ssä. Pro-jekti koottiin järjestelmähallinnan hakemistopuuhun, johon luotiin PLC-ohjelma, käyttöliittymä, sekä yhdistettiin I/O-väylään ja toimilaitteisiin. Käytetyn I/O-väylän, Ethercatin väylä-pääteaste EK1100 oli yhteydessä PC:n Ethernet-kaapelin välityksellä. I/O-väylään kytket-tiin moottorin servovahvistin, johon puolestaan liitettiin itse moottori ja takaisinkytketty, paikan ilmaiseva pulssianturi.
Moottorikäyttöön luotiin PLC-ohjelma, joka käyttöliittymän kautta käyttää moottoria "PLCopen" standardin liiketilojen mukaisesti. Liiketilat olivat paikka-ohjattu, erillisen liikkeen liiketila sekä jatkuvan liikkeen liiketila. PLC-ohjelmassa näitä liiketiloja vastaavat funktioblokit olivat "MC_MoveAbsolute" sekä "MC_Jog". Käyttöliittymän painikkeet korreloivat näiden funktio blokkien operointia. Prosessin muuttujien tilaa käsittelevää informaatiota esitettiin käyttöliittymästä numeeristen tekstikenttien välityksellä, josta näkyy moottorin nopeus (mm/s) sekä kuljettu matka (mm) suhteessa nollattuun referenssipisteeseen.
Työn päätavoite saavutettiin. Servomoottorikäytön rakentaminen Twincat 3-ympäristöön, jossa on paikallinen käyttöliittymä. Palvelinsovelluksen luominen ADS-protokollan mukaiseen viestintään ”. NET” C#-kielellä osoittautui liian laajaksi ja aikaa vieväksi tämän projektin osalta. Itse C#-kielen opiskelua voidaan pitää tämän kohdalla saavutettuna tavoitteena.
Toissijaisena tavoitteena oli tutkia Twincat-ADS viestintäprotokollan rakennetta ja selvittää kuinka tätä protokollaa käyttäen voisi luoda etäpalvelin sovelluksen. Etäpalvelinsovellus olisi eräänlainen ”soft-PLC”:hen perustuva web-käyttöliittymä, jolla voisi ohjata ja valvoa käyttöä IP-verkon kautta.
Käytön PLC-ohjelman ja käyttöliittymän rakentaminen toteutettiin Twincat 3 engineering (XAE) kehitysympäristön tarjoamilla työkaluilla Beckhoff CP6223 teollisuus-PC:ssä. Pro-jekti koottiin järjestelmähallinnan hakemistopuuhun, johon luotiin PLC-ohjelma, käyttöliittymä, sekä yhdistettiin I/O-väylään ja toimilaitteisiin. Käytetyn I/O-väylän, Ethercatin väylä-pääteaste EK1100 oli yhteydessä PC:n Ethernet-kaapelin välityksellä. I/O-väylään kytket-tiin moottorin servovahvistin, johon puolestaan liitettiin itse moottori ja takaisinkytketty, paikan ilmaiseva pulssianturi.
Moottorikäyttöön luotiin PLC-ohjelma, joka käyttöliittymän kautta käyttää moottoria "PLCopen" standardin liiketilojen mukaisesti. Liiketilat olivat paikka-ohjattu, erillisen liikkeen liiketila sekä jatkuvan liikkeen liiketila. PLC-ohjelmassa näitä liiketiloja vastaavat funktioblokit olivat "MC_MoveAbsolute" sekä "MC_Jog". Käyttöliittymän painikkeet korreloivat näiden funktio blokkien operointia. Prosessin muuttujien tilaa käsittelevää informaatiota esitettiin käyttöliittymästä numeeristen tekstikenttien välityksellä, josta näkyy moottorin nopeus (mm/s) sekä kuljettu matka (mm) suhteessa nollattuun referenssipisteeseen.
Työn päätavoite saavutettiin. Servomoottorikäytön rakentaminen Twincat 3-ympäristöön, jossa on paikallinen käyttöliittymä. Palvelinsovelluksen luominen ADS-protokollan mukaiseen viestintään ”. NET” C#-kielellä osoittautui liian laajaksi ja aikaa vieväksi tämän projektin osalta. Itse C#-kielen opiskelua voidaan pitää tämän kohdalla saavutettuna tavoitteena.