今回の記事ではBeckhoffのEP1957-0022を使用し、FSoEの安全ネットワークを立ち上げます。最初の記事では設定と簡単なプログラムだけですが、将来は色々な安全機器と繋がります。
さ、FAを楽しもう。
EP1957 TwinSAFE?
EP1957-0022 TwinSAFEコンポーネントは、保護等級IP67のモジュールで安全なデジタル出力を提供します（最大0.5 AのDC24 Vアクチュエータ用4出力）。また、DC24 Vの無電位接点を持つセンサー用の8つのフェイルセーフ入力も備えています。信号はM12スクリューコネクタで接続されます。センサーの電源は負荷電圧UPから供給されます。
また、今回記事で使用するEP1957-0022には、各安全要件（各チャンネルのテストなど）に機能を適合させるための安全パラメータがあります。
注意するのは安全パラメータはコンポーネントに直接保存されるのではなく、安全アプリケーションの起動時にTwinSAFE Logic対応コンポーネントを介して入力コンポーネントに送信されます。これにより、コンポーネントは単純に交換できるため、サービス手順が簡素化されます。安全関連パラメータは、安全アプリケーションの再起動時に新しいコンポーネントに転送されます。
features
- セーフ入力8系統
- セーフ出力4系統
- 統合TwinSAFEロジック（EL6910と同様の機能性）
- 最大128の安全接続
- 完全な安全ループをコンポーネント上で直接実現可能
- スタンドアロン動作 (EtherCAT接続なし)
- 標準出力は、安全出力信号との統合ANDでアクティブにすることができます。
- TwinSAFEロジックを内蔵しないアプリケーションには、EP1957-2222を使用できます。
Wiring
こちらは今回記事で使用するEP1957‐0022の配線図です。
Us/Up
M8コネクターの接点は最大4Aの電流を流すことができ、2つのLEDが電源電圧の状態を示します。
Control voltage Us
フィールドバスとプロセッサ・ロジックは 24 VDC 制御電圧 Us から供給されます。
Peripheral voltage Up
周辺電圧Upは、デジタルクロック出力、セーフ入力、セーフ出力を供給する。
Fail-Safe Inputs
EtherCATボックスには8つのフェイルセーフ入力があります。
EP1957-0022では4つの入力モードがあります。
Fail-Safe Outputs
EtherCATボックスには4つの安全出力があり、それぞれの最大出力電流は0.5Aです。
こちらEP1957-0022安全出力の配線です。
L/A IN OUT
EP1957-0022のEtherCAT PortにはM8のEthernetを使用します。
Safety Address
EP1957-0022の安全アドレスはモジュールの背面にあります。
こちらは実物の安全アドレスです。
LED
EP1957-0022では複数のLEDがついており、モジュールの状態を示します。
Implementation
Wiring
今回はPilzの非常停止と繋がります。
Beckhoff Side
Configure EtherCAT Master
EtherCAT Masterを追加するため、I/O>Devices>Add New Itemします。
EtherCAT>EtherCAT Masterを選び、Okで進みます。
こちらはEtherCAT Maseterとして使用したいEthernet Adapterを設定する画面ですが、一旦Noneを選択し、Okで進みます。
Done!EtherCAT Masterが追加されました。
Configure the PCI Bus/Slot
次はEthernet Adapterを設定するため、Compatible Devicesをクリックします。
もし該当するTwinCAT XAEに下図のような画面が表示されれば、TwinCAT RT-ET Ethernet Adaptersをインストールする必要があります。
EtherCAT Masterとして使用したいEthernet Adapterを選び>Installをクリックします。
Installで進みます。
Done!
次はSearchボタンをクリックします。
先程インストールしたEthernet RT Driverを使えるようになりました！
Done!
Scan Network
TwinCATのAuto Scan機能を使用し、ネットワーク内のEtherCAT Slaveを検索します。
Done!EP1957-0022を検索しました。
Add PLC
PLCを追加するため、PLC>右クリック>Standard PLC Projectをクリックします。
Add GVL
Global Variables Listを追加するため、GVLs>Add>Global Variable Listをクリックします。
GVL名を入力します。
Safety GroupをリセットするためのProcess 出力を定義します。
Build
Build>Build Solutionでプロジェクトをコンパイルします。
Add Safety
次はSafety プロジェクトを追加するため、SAFETY>Add New Itemします。
TwinCAT Safety Project Preconfigured ErrAckというTemplateを選択し、Addで追加します。
Target SystemをHardware Safety PLCを設定し、OKで進みます。
Done!Safetyプロジェクトが追加されました。
Target System
Target Systemを設定します。こちらはFSoE Masterを設定します。
Target SystemのDrop-Listから今回記事で使用するEP1957を設定してください。
Done!
次は枠のボタンをクリックし、該当するTarget Systemと繋がる実機を設定します。
先程EtherCATネットワークで検索したEP1957-0022を設定してください。
Done!
最後は枠の矢印ボタンで安全アドレスをUploadしましょう。
Alias Devices
SafetyプロジェクトにBlock のIOを使用するには、Alias Devices>Add New Itemで新規デバイスを追加します。
Safety>EtherCAT>Beckhoff Automaton Gmbh> EP1957…を選択し、Addボタンで追加します。
Done!
Configure Module
先ほど追加したモジュールをクリックし、モジュールの細かい設定を行います。
まずLink ModeをLocalに設定します。これはFSoE マスター本体のIOだからです。
Done!
Parameters
次はInternal Safety Parametersをクリックし、EP1957-0022の安全パラメータを設定します。
今回記事で使用するのは出力1だけなので、出力2,3,4の以下のパラメータをFalseにします。
- Diag TestPulse active
- Module Fault Link active
Link Error Ack
今度はSafety Groupをリセットするための信号をMappingします。
枠のボタンをクリックします。
先ほどPLCプロジェクトに定義したGVL信号とLinkしましょう。
Done!
ADD GVL
次はSafety プロジェクトで安全Global変数を定義するため、GVLs>Add>Global Variable Listをクリックします。
安全変数を定義できるGVLが作成しました。
Define IO
先ほどのGVLを開き、+ボタンで新規変数を追加します。
新しい変数が追加されました。
変数名はわかりやすいように変更しましょう。
次はAssignmentのボタンをクリックし該当する変数と紐つけるIOを設定します。
TwinSafeGroup>Alias Devices>先ほど追加したEP1957>Channelの入力1を設定します。
Done!
Result
下図のように安全入力2、安全出力1の変数を定義しました。
Program
最後は安全プログラムを作成します。
TwinSAFEの安全プログラムは基本FBDで行います。
SafeAnd Blockを追加します。
SafeAndの入力を設定するため、該当するPointを右クリック>Change Linkをクリックします。
先ほどGVLで定義した、EP1957-0022と紐つけてる安全変数を選択します。
Done!
Result
こちらは今回の簡単な安全プログラムで、2つの安全入力がONになったら、Safety出力がONになります。
Verify Safety Project
TwinSAFE用のボタンを表示させるため、View>Toolbars>TwinCAT Safetyをクリックします。
次はVerify Safety Projectで安全プロジェクトをコンパイルします。
Done!コンパイル結果にはエラーがないんです。
Download
Download Safety Projectで安全プログラムをEP1957-0022にDownloadしましょう。
Default UsernameはAdministrator、Default PasswordはTwinSAFEです。
EP1957-0022のシリアル番号は実機の横になります。
Complete Project Dataを選択し、Nextで進みます。
Nextで進みます。
Check Boxを入れ、Nextで進みます。
最後にもう一度パスワードを入力しましょう。
Activate Configuration
Activate CofigurationでHardware ConfigurationをTwinCAT RuntimeにDownloadします。
OKで進みます。
TwinCAT RuntimeをRun Modeに切り替えます。
Login
LoginでプログラムをDownloadします。
Yesで進みます。
Start
最後あhStartボタンでTwinCAT Runtimeを起動しましょう。
Result
安全プログラムをMonitorするため、Show Online Dataをクリックします。
現在Safety GroupがRUNになっています。
こちらは安全入力がTrue状態になったときの様子です。
こちらの動画で実際EP1957-0022と非常停止の動作を確認できます。