PROFIdrive Tecnologia e Aplicações

O PROFIdrive é o perfil padrão para a tecnologia de acionamento em combinação com os sistemas de comunicação PROFIBUS e PROFINET. ​

O uso de “perfis de aplicação” abertos é uma forma comprovada de usar sistemas de comunicação para conectar drives e controladores de diferentes fabricantes de forma integrada e direta. ​

Bem nessa aula vamos conhecer um pouco da história do PROFIdrive... Vamos aprender como se deu a evolução da tecnologia.

Nessa aula vamos falar um pouco da padronização do PROFIdrive através da IEC 61800-7 e da estrutura do PROFIdrive.

Nessa aula vamos falar um pouco do modelo básico PROFIdrive e da classe dos dispositivos.

O modelo básico PROFIdrive define uma aplicação geral do drive como um conjunto de dispositivos com relações de comunicação associadas (troca de dados cíclicos e acíclicos), independentemente do sistema de comunicação utilizado.​

No perfil PROFIdrive estão definidos 4 tipos de comunicação: ​

• Troca de dados cíclicos por canal de dados cíclicos; ​

• Troca de dados acíclica através de canal de dados acíclico; ​

• Canal de alarme; ​

• Operação de ciclo síncrono. ​

Nessa aula vamos conhecer um pouco sobre eles.

Qualquer perfil de acionamento moderno deve ser capaz de suportar a operação isócrona de acionamentos distribuídos de uma aplicação de acionamento, porque esta é a única maneira de coordenar com precisão os movimentos de vários eixos (como para percorrer caminho em sistemas CNC/RC ou para sincronizar movimentos associados com engrenagens eletrônicas).​

Para a sincronização do processo, o PROFIdrive utiliza relógios escravos que estão localizados em todos os dispositivos e são sincronizados com precisão com o relógio mestre do sistema. ​

Nessa aula vamos aprender sobre a máquina de estado básico uniforme que é definida para todas as classes de aplicativo no PROFIdrive e também dar um introdução aos frames do PROFIdrive.

O PROFIdrive define um modelo de drive que já pode ser encontrado hoje (pelo menos em parte) em todos os sistemas de acionamento.​

O dispositivo compreende vários módulos de função que representam a inteligência do sistema de acionamento.​

A forma como os drives são integrados às soluções de automação depende muito da aplicação do drive. ​

Por este motivo, o perfil PROFIdrive define 6 classes de aplicação (AK) ou (AC) que cobrem toda a faixa de aplicação do inversor. ​

No caso mais simples, um valor nominal principal (por exemplo, valor nominal da velocidade) é usado para controlar o drive no PROFIBUS DP ou PROFINET IO. O controle de velocidade é feito inteiramente dentro do inversor. Este caso de aplicação ocorre predominantemente em tecnologia de acionamento convencional (por exemplo, conversores de frequência para bombas, ventiladores, compressores).

A classe de aplicação “drive padrão com função tecnológica” oferece um alto grau de flexibilidade para a implementação de aplicações de automação. Com esta classe, todo o processo de automação é dividido em vários subprocessos e distribuídos entre os drives. As funções de automação deixam de ser executadas exclusivamente no controlador central e as interfaces PROFIBUS DP ou PROFINET IO assumem o caráter de interfaces tecnológicas de alto nível.

Claro, a descentralização dos processos tecnológicos requer a capacidade de comunicação multidirecional. Assim, a comunicação escravo a escravo entre os processos tecnológicos das unidades individuais é possível, em particular. Exemplos específicos de aplicativos são cascatas de ponto de ajuste, bobinadeiras e aplicativos de sincronização de velocidade para processos contínuos que envolvem uma teia de material em execução contínua.

Nesta classe, o inversor possui controle de posicionamento além do controle do inversor (controle de velocidade e posição). O drive, portanto, atua como um drive de posicionamento de eixo único autônomo, enquanto os processos tecnológicos de nível superior são executados no controlador. As tarefas de posicionamento são transferidas e iniciadas no posicionador de eixo único e acionamento via PROFIBUS DP ou PROFINET IO. As unidades de posicionamento têm uma ampla gama de aplicações, por exemplo, girar tampas de garrafas para ligar e desligar durante o enchimento de garrafas ou posicionamento de lâminas em uma máquina de corte de filme.

A programação de tarefas de posicionamento, velocidade e torque no AC3 é muito fácil e rápida usando os blocos de função existentes para posicionar ou enviar os comandos diretamente através dos bits e bytes das palavras de controle e status dos telegramas correspondentes.

A classe de aplicação 4 define uma interface entre a interface de ponto de ajuste de velocidade e a interface de valor de posição real, onde o controle de velocidade é executado no inversor e o controle de posição no controlador, como normalmente é necessário em aplicações de robôs e máquinas-ferramenta. O controle de movimento para vários eixos é realizado centralmente, por exemplo, por controle numérico (NC). A malha de controle de posição é fechada por meio do barramento. A sincronização do relógio é necessária para sincronizar os relógios para o controle de posição no controlador e para o controle de velocidade nos drives (PROFIBUS DP-V2 ou PROFINET com IRT).

A classe de aplicação 5 é comparável à descrição acima, exceto que uma interface de ponto de ajuste de posição toma o lugar da interface de ponto de ajuste de velocidade.

Típico denominado como "Controle de Movimento" definido pelo servoacionamento com velocidade de malha fechada isócrona e controle de posição com controle de movimento central. O sistema deve lidar com o movimento sincronizado por meio de comunicação sincronizada com o relógio, eixos múltiplos, por exemplo, para máquinas-ferramenta ou robôs ou máquinas de impressão.

Essas aplicações são normalmente implementadas com um drive mestre ao qual vários drives escravos são sincronizados. ​

Neste contexto, o termo “acionamento mestre” significa que um eixo de acionamento fornece informações (por exemplo, valores de posição real) para outros eixos de acionamento. ​

As classes de aplicativo descritas anterioriormente podem ser estendidas com funções adicionais opcionais.​

Além das funções tradicionais de acionamento, como velocidade, posição e controle de movimento, os acionamentos estão integrando cada vez mais funções adicionais, que antes eram implementadas externamente, mas agora estão incluídas no acionamento. ​

Dois exemplos típicos disso são a tecnologia de segurança baseada em inversores e as funções de gerenciamento de energia.​

A integração da tecnologia de segurança no inversor é benéfica porque elimina a necessidade de dispositivos de monitoramento externos, reduzindo assim as despesas com fiação e requisitos de espaço. ​

Deste ponto de vista, os perfis PROFIdrive e PROFIsafe são o complemento perfeito um do outro. ​

Juntos, os dois perfis criam uma unidade harmoniosa que permite que o mesmo barramento seja usado para controlar funções de segurança e funções de drive padrão.​

O perfil PROFIsafe possui funções de aplicação que são funções básicas, estendidas e avançadas.

Nessa aula vamos ver alguns exemplos de funções básicas do PROFIsafe aplicadas a sistemas de acionamento.

O perfil PROFIsafe possui funções de aplicação que são funções básicas, estendidas e avançadas.

Nessa aula vamos ver alguns exemplos de funções estendidas do PROFIsafe aplicadas a sistemas de acionamento.

O perfil PROFIsafe possui funções de aplicação que são funções básicas, estendidas e avançadas.

Nessa aula vamos ver alguns exemplos de funções avançadas do PROFIsafe aplicadas a sistemas de acionamento.

PROFIenergy é um perfil do protocolo de comunicação PROFINET que permite que o consumo de energia de equipamentos de automação na manufatura (como células de montagem de robôs, cortadores a laser e subsistemas como linhas de pintura) seja gerenciado em uma rede PROFINET. ​

Ele controla o uso de energia durante pausas planejadas e não planejadas na produção. ​

Nessa aula vamos aprender um pouco sobre como o PROFIdrive é mapeado dependendo da rede que ele estiver trabalhando.

Você sabe o que é um telegrama em uma rede PROFIdrive? ​

Caso não saiba não se preocupe, após assistir a essa aula você vai saber.

Chegou a hora de colocar a mão na massa e aplicar os conceitos teóricos na prática.

Nessa primeira aula vamos conhecer os dispositivos da bancada de estudos.

Nessa aula vamos aprender como comissionar o nosso drive utilizando o Startdrive do TIA Portal.

Vamos ver o passo a passo com detalhes dessa configuração.

Nesta aula vamos aprender outra forma de configuração, para que o nosso drive, possa se comunicar com nosso CLP, caso o nosso drive não possa ser comissionado pelo TIA Portal.

Isso é muito importante principalmente se você estiver utilizando drives que não são Siemens.

Nessa aula vamos acionar o nosso drive via rede finalmente!!!

Vamos utilizar as configurações que fizemos nas aulas passadas, onde configuramos o Standard Telegram 1 em nosso G120, para que assim possamos comanda-lo via PROFIdrive.

Aqui aprenderemos os conceitos da comunicação binária que ocorre entre o CLP e o Drive pelas palavras de controle e palavras de status.

Os conceitos ensinados nessa aula serão úteis para qualquer dispositivo que utilize o PROFIdrive, independente do seu fabricante.

Nessa aula vamos continuar trabalhando com o telegrama padrão 1 e vamos aprender alguns recursos bem interessantes do TIA Portal que facilitam nossa vida.

Para complementar a ultima aula eu vou demostrar como você faz para pegar o valor de velocidade atual que vem do drive pela Status Word 2 e converter para um formato de RPM.

Nessa aula também vamos ver como funciona o bit 7 da Control Word 01 que é utilizado para reconhecer falhas.

Em anexo a aula tem o projeto que criei no TIA Portal V16 onde você pode baixar para consultar.

Como prometido nessa aula vamos aprender a utilizar um bloco pronto da Siemens que facilita o controle de velocidade do nosso drive.

Você pode realizar o download do projeto dessa aula assim como as bibliotecas utilizadas no TIA Portal.

Nessa aula vamos aprender a configurar nosso drive com o telegrama padrão nº2.

Esse telegrama nos permite trabalhar com uma palavra para setpoint de velocidade de 32 bits.

Assim poderemos ter mais precisão em nosso cálculos de referencia de velocidade.

Em anexo segue o programa feito no TIA Portal v16 para esta aula.

Nessa aula vamos utilizar o Telegrama padrão nº20, e assim poderemos ler os valores atuais de corrente, torque e potencia do drive.

OBS: Durante a aula eu coloquei no cálculo o valor 16348 como fundo de escala, porem foi um erro.

O valor correto para o cálculo é 16384. Desde já peço desculpas foi um erro de digitação.

As formulas utilizadas nos cálculos assim como o projeto dessa aula estão em anexo.

Esta aula vem para complementar a aula anterior.

Nela vamos alterar a ultima palavra de status que vem do Drive para o CLP (Drive --> CLP) onde é enviado o código NAMUR.

Vamos substituir pelo valor de tensão de saída do drive e fazer a leitura na nossa IHM.

Assim teremos 4 status do nosso drive na IHM (Tensão, Corrente, Torque e Potência).

Em anexo segue o projeto da aula com a leitura de tensão configurada.

Nessa aula vamos aprender como podemos utilizar os telegramas livres (Free Telegram) para escolher os dados que queremos coletar do nosso drive.

Essa customização nos permite ter um projeto que atenda as nossas necessidades.

Na aula passada aprendemos como coletar os parâmetros do nosso drive de forma cíclica, porem existe a opção de fazer o mesmo só que de forma acíclica.

Isso vai nós permitir ler e escrever mais parâmetros do nosso drive.

Em anexo segue o projeto da aula.

Nessa aula vamos expandir o nosso Free Telegram para que possamos trazer para o CLP os códigos de Falha e Alarme atuais do Drive.

Depois vamos levar esses códigos para nossa IHM afim de apresentar em uma lista de falhas e alarmes qualquer evento que ocorra com nosso drive.

Tudo isso via o PROFIdrive.

Em anexo segue o software e o projeto usado na prática.

Nessa aula vamos iniciar os estudos de controle de posição com o PROFIdrive.

Vamos iniciar com o Standard Telegram 7 para implementar o EPos em um drive G120.

Controle de posição significa controlar a posição de um eixo.

Um "eixo" é uma máquina ou componente de sistema que compreende o inversor com controle de posição ativo e o sistema mecânico acionado.

O posicionador básico (EPos) calcula o perfil de deslocamento para o deslocamento otimizado em tempo do eixo até a posição de destino.

Em anexo segue o projeto do drive desenvolvido no software STARTER.

Continuando as configurações do nosso Standard Telegram 7 vamos integrar o Sinamics com o CLP S71212 no TIA Portal e fazer os acionamentos dos blocos transversais com as coordenadas para o nosso eixo via PROFIdrive.

Um bloco transversal descreve uma instrução de posicionamento para o inversor.

O conversor salva 16 blocos transversais diferentes, que normalmente executa um após o outro.

No entanto, você também pode selecionar diretamente um bloco de deslocamento específico ou pular um blocos de deslocamento.

Em anexo segue o projeto dessa aula feito no TIA Portal v16

Nessa aula vamos falar de um telegrama exclusivo da Siemens, o Siemens Telegram 111.

Esse telegrama é usado para controle de posição do drive e possui algumas funções estendidas.

Junto com ele vamos utilizar o bloco de função SINA_POS.

Esse bloco é usado para controlar ciclicamente um drive SINAMICS com o telegrama 111.

Até agora nós trabalhamos no treinamento PROFIdrive com controles descentralizados.

Nessa aula vamos aprender como configurar um controle centralizado e como criar objetos tecnológicos no TIA Portal.

Vamos comandar o nosso drive utilizando os recursos dos bloco PLCopen que são muito utilizados em aplicações Motion de praticamente todos os fabricantes de automação.

Ainda falando sobre os objetos tecnológicos junto com o PROFIdrive e a biblioteca PLCopen, vamos demostrar o funcionamento e a diferença do bloco MC Relative para o MC Absolute.

E também vamos aprender como estender o nosso telegrama para conseguir ler e enviar mais dados para o nosso drive via PROFIdrive.

Nessa aula vamos aprender como podemos trabalhar com os dados dos nossos encoders incrementais utilizando o PROFIdrive.

Vamos trabalhar aqui com o telegrama padrão nº3 e ver como podemos por exemplo enviar comando de referenciamento de posição ao nosso encoder.

O perfil do encoder PI define uma interface de aplicação padrão para encoders absolutos conectados ao PROFIBUS e PROFINET.

Nos perfis do encoder, é feita uma distinção entre 4 classes de usuário (classe 1 a 4) de encoders absolutos.

Nessa aula vamos aprender como configurar um MC Encoder da Siemens em uma rede PROFINET e também adicionar um Standard Telegram PROFIdrive para que possamos ler os seus dados e também enviar comandos via rede.

Dando continuidade a prática com o encoder absoluto e a configuração do standard telegram 83, vamos criar um controle centralizado via CLP e habilitar um objeto tecnológico para acionar o nosso drive com o encoder absoluto.

Nessa aula vamos ver na prática como podemos integrar o PROFIdrive com o PROFIsafe em uma rede PROFINET.

A integração segura de drives com CLP utilizando o PROFIsafe tem muitas vantagens para o equipamento.

Dentre essas vantagens podemos destacar:

- Lógica de segurança no CLP-F.

- Comunicação via PROFIBUS/PROFINET.

- As unidades podem ser simplesmente integradas à topologia do sistema sem qualquer fiação adicional.

- Tem redundância na comunicação se segurança de forma relevante.

- A existência de uma linha de vida, pulsos sendo trocados ciclicamente entre o controlador e o drive para garantir a integridade da comunicação.

Nessa segunda aula falando da integração do PROFIdrive com o PROFIsafe vamos trabalhar com o telegrama 900.

Considerações finais.

Nessa aula vamos conhecer o software SIMIT.

O SIMIT é um software que nos permite realizar testes abrangentes de projetos de automação, bem como o comissionamento virtual de sistemas, máquinas e processos em uma única plataforma.

Além disso, a plataforma de simulação também pode ser usada para ambientes de treinamento realistas para treinar a equipe operacional.

Ela pode ser uma grande aliada para os seus estudos, pois vai te permitir por exemplo simular o acionamento de um drive SINAMICS via PROFIdrive em um ambiente totalmente simulado.

Dando continuidade a nossa aula de simulação de acionamento de drives com o SIMIT, PLCSim-Advanced, TIA Portal e PROFIdrive, vamos para a segunda parte nessa aula.

Finalmente vamos testar o nosso acionamento simulado, finalizando assim nossa prática com o SIMIT.

Nessa aula bônus eu vou demostrar como você pode simular eixos através de objetos tecnológicos (TO) no TIA Portal.

Para isso você precisa ter um CLP físico, porem vai ter a opção de simular um encoder e um eixo para praticar o que estudamos nas aulas.