Micro CLP incorporado ao inversor de frequência TOSHIBA VFS15 MY FUNCTION

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Micro CLP incorporado ao inversor de frequência

TOSHIBA VFS15

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1 INTRODUÇÃO

Visando a redução de periféricos elétricos envolvendo o controle de velocidade de motores, a Toshiba inseriu no escopo de fabricação da linha de inversores VFS15 e VFPS1/AS1, funções lógicas programáveis que possibilita centralizar a leitura, escrita e controle de variáveis de processos nos inversores, assim reduzindo aparelhos como relés programáveis, relés auxiliares, temporizadores, contadores, entre outros, por sua vez reduzindo custos agregados aos equipamentos; tempo de instalação/programação; manutenção e espaçamento físico dos painéis elétricos.

Por se tratar de micro controlador programável, a função My Function (Micro CLP do VFS15) é flexível e permite atuar em aplicações variadas. Sua programação pode ser desenvolvida por software de programação ou via painel do próprio inversor.

2 ENTRADAS E SAÍDA

Os sinais de entradas e saídas para a leitura e escrita de dados e variáveis são feitas mediante o uso das entradas e saídas digitais e analógicas do próprio inversor.

Os inversores Toshiba possibilita associação de mais de uma função ao mesmo terminal de entrada e saída, permitindo múltiplas tarefas ao mesmo sinal de entrada e saída.

Quando habilitada, a função My Function passa a assumir o controle das tarefas do inversor, podendo gerenciar as operações do equipamento e escolher quais funções serão associadas aos sinais de entradas e saídas.

Abaixo segue o exemplo do controle feito pelo inversor e do controle feito por My Function.

Controle do inversor:

Acionamento do motor em sentido horário com a primeira velocidade pré-definida apenas pelo sinal da entrada F.

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Controle por My Function:

Acionamento do motor em sentido horário com a primeira velocidade pré-definida apenas pelo sinal da entrada F.

Controle do inversor:

Acionamento do motor em sentido horário com a primeira velocidade pré-definida apenas pelo sinal da entrada F temporizada.

Controle por My Function:

Acionamento do motor em sentido horário com a primeira velocidade pré-definida apenas pelo sinal da entrada F temporizada.

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3 APRESENTAÇÃO DO SOFTWARE DE PROGRAMAÇÃO

Utilizando um microcomputador que possua instalado o Microsoft Excel versão de 2003 em diante, abra o arquivo “PLC001Z_V100”. O aviso padrão de segurança do Excel aparecerá na tela solicitando uma autorização para habilitar seu Macro. Clique em “Enable Macro” para abrir o aplicativo.

Aparecerá um termo de uso. Clique em “I Agree” para continuar e abrir o programa ou clique em “I Do Not Agree” para fechar o programa. Logo após a aceitação do termo, clique em “OK”.

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Janela principal: Esta janela é utilizada para realizar a sequência da lógica com o My Function, fazer Upload/Download de parâmetros no inversor, configurar entradas e saídas, etc.

1 ÁREA DE MENU

O acesso entre Funções dos terminais de entrada e saída, seleção de comandos lógicos e abrir e salvar projetos é disponibilizado nesta área.

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Descritivo Técnico www.motorsystem.com.br 2 ÁREA DE DESENVOLVIMENTO DA LÓGICA

Esta área é usada para o desenvolvimento da lógica do programa utilizando os ícones de entradas, saídas e comandos.

Maiores informações sobre a área de lógica referência 3.1.2

3 FECHAR PROGRAMA

Ao clicar no botão “Close” o programa é fechado.

Antes de fechar o programa salve-o para preservar as configurações realizadas.

4 REDEFINIR PARÂMETROS

Ao clicar no botão “Default Setting” a parametrização é redefinida para padrão de fábrica.

5 LIMPAR LÓGICA ATUAL

Ao clicar no botão “Clear All logic setting” toda lógica atual é reiniciada.

6 LIMPAR BLOCO LÓGICO

Ao pressionar o botão “Clear logic block” o ponteiro do mouse transforma-se em um apagador possibilitando limpar um comando ou um objeto de algum bloco lógico. Para o ponteiro voltar à configuração normal é necessário pressionar outra vez o botão.

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Descritivo Técnico www.motorsystem.com.br 7 MONITORAMENTO

Ao clicar no botão “Monitor” a janela de monitoramento em tempo real é aberta, permitindo a visualização dos estados das entradas e saídas do inversor e supervisionar as variáveis como torque, corrente, tensão, entre outros.

Para maiores informações referência 3.1.3

8 SELEÇÃO DE MODO DE COMANDO (CMOD)

Você pode escolher o modo de comando do inversor através do parâmetro CMOD.

9 SELEÇÃO MY FUNCTION-S (A977)

Você pode escolher o modo de funcionamento do My Function, permitindo seu funcionamento sob autorização ou bloqueando suas funcionalidades.

10 MENU DE COMUNICAÇÃO

Configurações de comunicação e upload/downlaod são feitas neste menu.

Para maiores informações, referência 3.1.4

11 BOTÃO DE EMERGÊNCIA

Uma vez estabelecida a comunicação entre inversor e computador, quando pressionado o botão de emergência o inversor entra em estado de emergência. Para limpar a falha de emergência é necessário pressionar rapidamente duas vezes o botão STOP do inversor ou habilitar a entrada digital RES (Com função de fábrica reset).

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3.1 ÁREA DE MENU

Nesta secção apresentaremos como navegar entre as diferentes abas de configuração.

1) Menu de terminais de entradas

Para inserir os terminais de entradas na lógica e/ou fazer suas configurações, a área de menu disponibiliza a seleção dos terminais e suas funções.

Para realizar as configurações das funções dos terminais de entradas, clique no botão “Input terminal function select”. Abrirá uma janela que possibilita a troca das funções dos terminais de entrada.

Caso haja a necessidade de usar inversão de função (função habilitada quando o terminal é OFF ao invés de ON) selecione o Check Box referente ao terminal pretendido em “Reverse signal”.

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Para inserir os terminais de saídas ou suas funções, entre na aba de menu de terminais de saídas clicando em “Output terminal / Monitor”. Nesta aba é possível selecionar o terminal de saída ou o tipo de dados que será utilizado na lógica do programa.

Pressionando o botão “Output terminal function select” é possível realizar as configurações das funções dos terminais de saída do inversor. Permite também a associação de múltiplas (2) funções ao mesmo terminal de saída, assim como a inversão de seu sinal “Reverse signal”.

3) Menu de dados My Function-S

O menu de dados My Function-S é uma área reservada para a seleção e configuração de valores e tipo dados para comparação, contagem dos contadores e pré-set de tempo para os temporizadores. Para inseri-los na lógica do programa basta selecionar o ícone correspondente ao tipo de operação e lançar-los nos blocos lógicos.

Clicando em “My function-S function setting” será aberta uma janela de ajustes dos dados. Nela é possível configurar o valor de pré-set de

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tempo e contagem e também ajustar os valores para operações de comparação, em porcentagem e em frequência.

4) Menu comandos

Para adicionar os comandos lógicos à lógica de programação, é necessário navegar no menu “Command”. Neste menu é possível selecionar o tipo de comando que será usado no programa, como comandos de tempo e contagem, comandos lógicos, comparação, entre outros.

5) Lista de exemplos

O aplicativo PLC001Z fora desenvolvido para facilitar a programação do CLP incorporado aos inversores TOSHIBA. Para ajudar na compreensão de seu funcionamento fora adicionado uma aba que contém uma lista de exemplos de operações e lógicas simples com funções lógicas básicas, funções usando temporizadores e contadores e lógica usado funções de comparação.

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Clicando em um dos botões “Basic logic samples” ou “Logic sample using timer and counter” ou “Logic sample using data comparision” abrirá uma janela contendo algumas abas de exemplos e um breve resumo da lógica de cada exemplo.

Selecionando a aba correspondente ao exemplo pretendido, aparecerá uma descrição mais detalhada da lógica e uma imagem

correspondente à

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Clicando no botão “Set” a programação usada como exemplo é copiada em sua lógica.

Atenção: Ao clicar no botão “Set” toda a programação do exemplo é transpassada para sua programação, apagando e substituindo todo desenvolvimento feito até o momento!

Para fechar a janela, basta clicar em “Close”. 6) Salvar e abrir projetos

O menu “Save / Open” é reservado para salvar e abrir os projetos desenvolvidos. Neste menu também é possível a criação de novo projeto.

3.2 ÁREA DE DESENVOLVIMENTO DA LÓGICA

A área de criação da lógica de programação é dividida em unidades, contendo sete unidades ao todo. Cada unidade contém seis blocos que são usados para alocar os terminais de entradas ou saídas e os comandos lógicos.

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Os blocos são classificados por “Target”, “Command” e “Output”. Cada unidade possui três blocos “Target”; dois blocos “Command” e apenas um bloco “Output”.

①

Input function target 1

②

Input function command 2

③

④

Input function command 3

⑤

⑥

Output function assigned object

- Input function target 1 a 3:

Esta área é reservada para função de entrada para a lógica. Nela podem ser inseridos os terminais de entradas, terminais de saídas, monitoramento de dados e dados My Function-S.

- Input function command 2 a 3:

Esta área é reservada para a inserção da função dos comandos lógicos na programação.

- Output function assigned object:

Este bloco é reservado para a inserção do resultado do processamento entre as funções de entradas e as funções de comando. Pode ser utilizados terminais de entrada e saídas e dados de monitoramento neste bloco.

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3.2.1 USANDO A ÁREA DE DESENVOLVIMENTO DA LÓGICA Cada bloco da área de programação possui uma cor que destaca sua característica. Só é permitido inserir objetos (terminais de entrada/saída, comandos lógicos, dados de monitoramento, etc.) que coincida com a cor do bloco.

Exemplo: para inserir um terminal de entrada qualquer na lógica.

Note que para o menu de terminal de entrada há a possibilidade de inserir os terminais em dois tipo distintos de bloco, diferentemente do menu de comandos, que só permite inseri-los em apenas um tipo de bloco.

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É possível diferenciar cada bloco por sua cor, conforme a figura abaixo:

3.3 MENU DE COMUNICAÇÃO

Para a configuração dos valores de comunicação entre o computador e inversor de frequência; realização de Upload/Download; visualização básica de parâmetros e janela de parametrização é realizada no menu de comunicação.

① Botão de setup de comunicação

Quando clicado neste botão a janela de configuração da comunicação entre PC e inversor é aberta.

② Botão de visualização básica de parâmetros

Quando o botão de visualização básica de parâmetros é clicado, é exibida a lista dos parâmetros básicos do equipamento.

③ Botão de configuração de parâmetros individuais

Para alterar parâmetros específicos e individualmente clique neste botão.

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④ Botão de Upload de programação e parametrização

Quando pressionado, toda a programação e parametrização existente no drive são transpassadas ao PCL001Z, sendo possível sua visualização em “Basic Parameter Viewer”.

⑤ Botão de Dowload de programação e parametrização

Para fazer a transferência de toda a programação e parametrização realizada no PCL001Z para o inversor pressione o botão de Download. 3.3.1 JANELA DE CONFIGURAÇÃO DA COMUNICAÇÃO

Para fazer a transferência de toda a programação e parametrização entre inversor e computador é necessário estabelecer comunicação entre eles. Nesta janela é possível alterar os valores de baud rate, paridade, o número da porta de comunicação e o tempo de detecção de falha.

É importante ressaltar que os valores da configuração da comunicação do PCL001Z devem estar coincidindo com os valores do drive do computador e dos parâmetros do inversor.

Como os inversores Toshiba possuem porta RS485 há a necessidade de utilização de um conversor de protocolos TTL (PC)/RS485 (Serial – inversor). A Toshiba fornece um conversor que atende essas características, seu código é o USB001Z.

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3.3.2 VISUALIZAÇÃO BÁSICA DE PARÂMETROS

A lista básica de parâmetros é exibida nesta janela (figura abaixo) nela é possível a visualização dos valores de fábrica dos parâmetros assim como seus valores alterados.

Somente os parâmetros referentes a seleção de comando (CMOD) às funções dos terminais de entrada/saída e os parâmetros da lista do My Function-S (A900-A977) são exibidos nesta janela.

①Botão de Upload de toda parametrização

Clicando neste botão todos os parâmetros salvos no inversor de frequência são transferidos para o programa PCL001Z, permitindo a visualização básica.

② Botão de visualização dos parâmetros alterados

Ao clicar neste botão é exibido somente os parâmetros alterados, ou seja, parâmetros que possuem valores diferentes dos de fábrica.

3.3.3 VISUALIZAÇÃO DA LISTA DE OUTROS PARAMETROS Todos os parâmetros do inversor Toshiba podem ser identificados por seu número de comunicação. Esse número está disponível na tabela de parâmetros no manual do inversor.

A janela de visualização da lista de outros parâmetros permite a visualização e a alteração de parâmetros individuais que não estão disponíveis na área de visualização básica. É possível alterar os parâmetros com número de comunicação de “0000” a “0984”, que corresponde aos parâmetros AUAUAUAUAAAA até F984F984F984F984.

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Os parâmetros podem ser lidos ou escritos pressionando os botões de transferência (Upload / Download).

① Botão de Upload PC <- Drive

Depois de definido o número de comunicação do parâmetro requerido, o valor programado pode ser lido ao clicar neste botão.

② Botão de Download PC -> Drive

Após a definição do número de comunicação do parâmetro requerido e seu valor pretendido, ao clicar neste botão o novo valor é escrito na memória do inversor.

③ Botão de Delete

Após realizar uma parametrização não pretendida ou um erro no valor de algum parâmetro, para apagá-lo e torná-lo para valor de fabrica, basta inserir seu número de comunicação e clicar no botão de detele.

Os parâmetros lidos e escritos nesta janela são armazenados na lista de parâmetros e podem ser retomados ao dar um duplo-clique.

As unidades do sistema do PCL001Z e as unidades do inversor são diferentes. Para a correta parametrização é necessário observar a resolução do valor do parâmetro selecionado.

Por exemplo:

Para definir 10,0 segundos como tempo de aceleração (parâmetro ACC) é necessário observar que a resolução deste parâmetro é da ordem de 0,1 segundos (valor mínimo), então,

10.0 (sec) / 0.1 (minimum unit) = 100 (set value)

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3.3.4 MENU DE MONITORAMENTO

3.1.4.1 MONITORAMENTO EM TEMPO REAL

A área de monitoramento em tempo real permite a visualização dos estados das entradas e saídas físicas e virtuais, além de permitir o valor atual dos dois contadores presentes na lógica como também o valor de dados, como corrente de saída, tensão de entrada, entre outros.

① Botão de Start

Ao clicar no botão de Start é iniciado o sistema de monitoramento. ② Botão de Stop

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③ Botão Trace

O monitoramento em forma de gráfico é iniciado ao clicar neste botão. Neste monitoramento é possível ver em tempo real os dados selecionados em forma de gráfico.

④ Menu de monitoramento em tempo real

A seleção de até quatro tipos de dados as quais se deseja monitorar é realizada neste menu. Nele você pode selecionar dados como frequência de saída, corrente de entrada, torque, tensão, etc. conforme tabela abaixo.

3.1.4.2 GERANDO GRÁFICOS

Após selecionar o tipo de dados que se deseja monitorar, ao clicar no botão Trace abrirá a janela de gráficos. Nela é possível ver graficamente os valores dos dados selecionados, assim como visualizar graficamente os estados dos terminais de entradas e saídas, conforme figura abaixo.

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4 OPERAÇÕES COM O MY FUNCTION

Para esta seção será proposto algumas aplicações que só seria possível com o uso de periféricos elétricos de controle com o inversor de frequência convencional. Mostraremos como realizar a mesma função sem a utilização dos periféricos, expondo as vantagens da utilização da função My Function dos inversores Toshiba na redução de equipamentos secundário.

Utilizaremos como exemplo as configurações do inversor VF-S15. Lembrando que os procedimentos abordados neste documento são também válidos para as linhas VF-PS1 e para VF-AS1.

OPERAÇÃO COM RELÉS TEMPORIZADOS

4.1 PARAR MOTOR APÓS 5 SEGUNDOS DE FUNCIONAMENTO Para a realização da função de delay para o desligamento do motor usando um inversor convencional será necessário o acompanhamento de um relé auxiliar e um relé temporizado com retardo no acionamento.

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OPERAÇÃO SEM MY FUNCTION

OPERAÇÃO COM MY FUNCTION

Utilizando o My Function para realizar a função solicitada não é necessário o uso de periféricos como reles auxiliares ou reles temporizados, pois o inversor faz uso da lógica interna, apresentando as funcionalidades da aplicação.

Após aberto PCL001Z insira em seu campo de lógica os mesmos ícones exibidos na figura abaixo.

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As figuras abaixo estão ilustradas os passos para inserir corretamente os objetos na área de programação da lógica. Siga atentamente os procedimentos para garantir o perfeito funcionamento.

Como inserir um terminal virtual

Na aba Input terminal, clique no botão “Input terminal function select” para alterar as funções dos terminais.

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Abrirá a janela “Input terminal setting”. Nesta janela associe a função “fast stop command 1” (Comando de parada) ao terminal virtual 1 (VT1), conforme figura abaixo.

Associando a função de comando de parada ao terminal virtual1 (VT1)

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Como inserir uma função de terminal de saída

Inserindo um comando de delay na energização (temporizador ON)

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Para editar o tempo em segundos da programação, na aba My Function-S data, clique no botão “My Function-S functions setting”.

Editando o tempo da função ON delay

Depois de realizada as devidas configurações, configure a porta de comunicação do computador e do inversor. Neste exemplo estamos utilizando o conversor TOSHIBA USB001Z ligado na porta COM 3 do computador. Os valores de baud rate e paridade da porta utilizada devem está compatíveis com os valores definidos no PCL001Z e nos parâmetros F800 (baud rate) e F801 (paridade) do inversor.

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Configuradas os valores de comunicação, faça a transferência dos parâmetros clicando no botão de download.

4.2 IMPEDIR FUNCIONAMENTO APÓS CERTA QUANTIDADE DE PULSOS

Para a função de contagem de pulsos para um dado acionamento, geralmente são utilizados relés contadores. Quando se trata de uma grande quantidade de pulsos, utiliza-se microcontroladores para fazer o processamento dos pulsos.

OPERAÇÃO SEM MY FUNCTION

Neste exemplo, evidenciamos o uso de um relé contador de pulsos para desligar o sistema, conforme figura a seguir.

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OPERAÇÃO COM MY FUNCTION

A função My function tem o recurso de dois relés contadores internos que permite criar lógicas de contagem e comparações que envolva trens de pulsos ou simples contagem de sinal.

A figura a seguir ilustra uma das possibilidades de criação da lógica para atender aos requisitos propostos.

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Passo a Passo

Para garantir o funcionamento correto da lógica proposta, siga atentamente as etapas para a criação do programa solicitado.

Inserindo os terminais físicos e virtuais na lógica do programa. Para alterar as funções dos terminais de entradas físicos e virtuais, clique no botão “Input terminal function select” e abrirá a janela de configuração permitindo fazer as modificações. Configure conforme a imagem abaixo.

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Configuração dos terminais de entradas.

Neste exemplo estamos utilizando os terminais F, RES e S2 somente para verificação de ligado ou desligado, não estando associada alguma função ao próprio terminal. Para realizar a operação de acionamento do motor em sentido horário, associamos a função “F: Forward run command” ao terminal virtual 1, dessa forma conseguimos restringir esse acionamento à lógica.

Inserindo os comandos ANDN e CNT1, respectivamente, lógica serie invertida e relé contador 1.

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Para determinar a quantidade de pulsos que serão contados para o desligamento do motor, insira o valor na janela “Logic data setting” que é aberta ao clicar no botão “My function-S function setting” na aba “My function-S data”, conforme figura abaixo.

Inserindo valor de preset do contador 1.

A programação da lógica do micro CLP incorporado ao inversor Toshiba pode ser desenvolvida tanto pelo aplicativo PCL001Z quanto pelo painel do inversor, via parâmetros. Na impossibilidade de realizar o download do programa no computador ao inversor, o PCL001Z deixa disponível a programação realizada em forma de parâmetros. Para abri-la clique no botão “Basic Parameter viewer” e logo após clique em “Changed only”.

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4.3 COMPARAÇÃO DE SINAIS ANALÓGICOS PARA ACIONAMENTO DO INVERSOR

Para esta aplicação, iremos monitorar a corrente de saída do inversor e compará-la com o valor da entrada analógica. Se a corrente de saída ultrapassar o valor (em porcentagem referente aos 0 a 10V / 0 a 20mA) da entrada analógica a velocidade do motor é reduzida para um valor pré definido.

Esta função é utilizada para detectar o “nível” de trabalho do motor. Excedendo um valor – que é ajustável – da entrada analógica VIB e após um tempo de 5 segundos, o motor entra em desaceleração até atingir a frequência pré definida para diminuir sua corrente. Estando a corrente de saída abaixo do valor da entrada analógica por 5 segundos, a freqüência pré definida é cancelada permitindo a velocidade de trabalho ser restabelecida.

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Lógica utilizada para fazer comutação de velocidade em função da corrente de saída do inversor.

Siga atentamente os passos a seguir.

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Configurando o terminal virtual 1 para assumir função de velocidade pré definida.

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Inserindo a referencia da entrada analógica VIB para fazer a comparação.

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Configurando o tempo da função ON Delay.

Inserindo os comandos de comparação, set, reset e ON Delay no programa.