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Automation and Drives

Workshop_CERN 29.11.02 1

Customer Support & Service – always there

SOMMAIRE

Rappel sur Codeur

Positionnement GV/PV

Asservissement de position

Guide de selection

Sommaire

Positionnement avec Simatic S7




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Codeur Incrementaux

Les codeurs incrémentaux sont destinés à des applications de positionnement et de contrôle de déplacement d'un mobile par comptage et décomptage des impulsions qu'ils délivrent. Le disque d'un codeur incrémental comporte deux types de pistes :

La piste extérieure : (voie A ou voie A et B) est divisée en « n » intervalles d'angles égaux alternativement opaques et transparents, « n » s'appelant la résolution ou nombre de périodes ; c'est en effet le nombre d'impulsions qui seront délivrées par le codeur pour un tour complet de son disque.




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Codeur Incrementaux

Derrière la piste extérieure sont installées deux photodiodes décalées qui délivrent des signaux carrés A et B en quadrature.




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Codeur Incrementaux

Fréquemment un traitement électronique (intégré au codeur) permet de délivrer les signaux complémentaires A, B, et Z. Nous disposons donc à la sortie du codeur incrémental de six signaux A, A, B, B, Z, Z qui autorisent trois niveaux de précision d'exploitation :

Utilisation des fronts montants de la voie A seule : Exploitation simple correspondant à la résolution du codeur.

Utilisation des fronts montants et descendants de la voie A seule : La précision d'exploitation est doublée.

Utilisation des fronts montants et descendants des voies A et B: La précision d'exploitation est quadruplée.




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Codeur Absolu

Le disque de ce type de codeur comporte un nombre « N » de pistes ; chaque type a son propre système de lecture (diode D.E.L. et photodiode).




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Codeur Absolu

Le code binaire délivré par un codeur rotatif absolu peut être soit du binaire naturel (binaire pur), soit du binaire réfléchi (code Gray).

Le code binaire naturel a l'avantage de pouvoir être directement utilisé par l'unité de traitement ; en effet c'est un code pondéré, c'est-à-dire qu'il permet d'effectuer les quatre opérations arithmétiques sur des nombres exprimés dans ce code. Il présente cependant l'inconvénient d'avoir plusieurs bas qui changent d'état entre deux positions. Ces changements d'états ne pouvant rigoureusement pas être simultanés ils peuvent générer des erreurs si une lecture est effectuée à ce moment là par l'unité de traitement.

Le code binaire réfléchi (Gray)ne présente pas cet inconvénient car un seul bit à la fois change d'état. Mais ce code n'est pas pondéré et ne peut donc être directement exploité par l'unité de traitement, celle-ci devra opérer un transcodage binaire réfléchi / binaire naturel avant toute utilisation.




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Ouverte

On parle de fonctionnement en boucle ouverte quand on n’utilise pas la mesure de la grandeur reglee.

Ce n’est pas une regulation.

Mvitesse courant puissance moteur 1 codeur

signal tachyreconstitué

FM S TOR




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le Positionnement avec SimaticPositionnement Boucle Ouverte

C ’est un système commandé avec par exemple des sorties TOR, pour la commande d ’un moteur en Grande Vitesse (GV) et Petite Vitesse (PV).




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Module de positionnement FM 351/FM451




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Module de positionnement FM 351/451




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le module peut assurer le positionnement de 2 axes/FM351 et 3 axes/FM451 selon le procédé de grande/petite vitesse.

L’étage de puissance est piloté via les 4 sorties TOR

Le module de positionnement détermine la valeur actuelle réelle de position de l’axe à partir des signaux du codeur qui sont proportionnels au trajet de déplacement

Le module offre les modes de fonctionnement et les fonctions suivantes

mode de fonctionnement “Manuel à vue”

mode de fonctionnement “Prise de référence”

mode de fonctionnement “Semi-automatique absolu/relatif”

affectation des valeurs réelles

définition du point de référence





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Rappel sur Codeur



Guide de selection

2 types d’axe : axe linéaire axe rotatif

Systèmes de mesure de déplacement : codeur incrémental 5V, symétrique codeur incrémental 24V, asymétrique codeur absolu SSI

Fonctions de surveillance : surveillance de la plage de travail par fin de course

logiciel surveillance de l’immobilisation surveillance des codeurs surveillance pour le mouvement d’axe et l’arrivée à

destination

Types d’entraînement/de moteur : moteur normalisé commandé par contacteur moteur normalisé raccordé à un variateur de fréquence (p. ex.

Micromaster) moteur asynchrone raccordé à l’étage de puissance avec

régulation vectorielle





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Environnement système :

SIMATIC S7-400/FM541 SIMATIC S7-300/FM351, à partir de la CPU 314

(recommandation : selon l’application et les besoins en mémoire utilisateur)

SIMATIC C7 Utilisation déportée avec ET 200M

Intégration système :

remplacement de modules possibles sans PG téléservice possible





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Module de positionnement ET200S PosInc/PosSSI digital ou analogique




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Module de positionnement pour le positionnement commandé via

grande/petite vitesse

L’étage de puissance est piloté via les 3 sorties TOR pour les modules digitaux

Déplacement sens moins Déplacement sens plus Grande/petite vitesse

L’entraînement est commandé via une sortie analogique pour les modules analogiques

± 10 V, sortie TOR DO à commande libre 0...10 V, sens via une sortie TOR DO

Les modules PosInc/PosSSI offrent les modes de fonctionnement et les fonctions suivantes

Arrêter Prise de référence Marche à vue Positionnement absolu Positionnement relatif





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Systèmes de mesure de déplacement : codeur incrémental 5V, symétrique codeur absolu SSI

Types d’axe utilisables : Axe linéaire Axe rotatif

3 entrées TOR utilisables comme Fins de course matériels sens moins Fins de course matériels sens plus Came de décélération /Signal de verrou

Diagnostic Surveillance du codeur Surveillance de la tension de charge

Environnement système : Peripherie decentralise ET200S





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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP New CPU 314C DP/PtP : 1 axe

Positionnement avec sortie analogique L'activation de l'entraînement s'effectue au moyen d'une

sortie analogique soit affectée de manière permanente, avec une tension de +/-10 V ou un courant de +/- 20 mA soit avec une tension de 0 à 10 V ou une courant de 0 à 20 mA et une sortie TOR 24V supplémentaire comme signal de direction

Positionnement avec sorties TOR (activation à grande / petite vitesse)

L'activation de l'entraînement s'effectue au moyen de quatre sorties TOR 24V affectées de manière permanente. En fonction du type d'activation, les sorties TOR commandent le sens et les niveaux de vitesse (grande / petite).

Modes de fonctionnement : Marche à vue Prise de référence Semi-automatique relatif Semi-automatique absolu Définition du point de référence Mesure de longueur




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP New CPU 314C DP/PtP : 1 axe Types d'axes

Axe linéaire Axe rotatif

Systèmes de mesure du parcours : Codeur incrémental 24 V, asymétrique avec deux

pistes décalées de 90 degrés (avec ou sans top zéro)

Fonctions de surveillance (activables individuellement) Impulsions erronées (top zéro) Plage de déplacement Plage de travail Arrivée à destination Zone de destination Système de mesure Toutes les valeurs sont indiquées en impulsions.




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Positionnement avec New CPU 314C DP/PtP New CPU 314C DP/PtP : 1 axe

• Entraînements / moteurs typiques Moteur asynchrone à nombre de pôles variable

raccordé via un ensemble de contacteurs Moteur asynchrone raccordé via un convertisseur de

fréquence Servomoteur




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le Positionnement avec Simatic Positionnement Boucle Fermee

C'est le fonctionnement normal d'une régulation.

La mesure de la grandeur réglée permet de mesurer son

écart avec la consigne et d'agir en conséquence pour

s'en rapprocher.

Mposition vitesse courant puissance moteur 1 codeur

signal tachyreconstitué

an

alo

giq

ue




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Rappel sur Codeur



Guide de selection


V

V

sErreur de poursuiteS

Un axe régulé en position suit la consigne à l‘écart de poursuite près.

Un axe régulé en position suit la consigne à l‘écart de poursuite près.

Gain sur erreur de poursuite

Dépendant de :• rigidité du système

mécanique• Concept

d‘entraînement

Dépendant de :• rigidité du système

mécanique• Concept

d‘entraînement

Influence :• la précision• la réponse aux

fluctuations de charge• la vitesse du

positionnement

Influence :• la précision• la réponse aux

fluctuations de charge• la vitesse du

positionnement




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le FM 353/354/453 est un module de positionnement piloté par microprocesseur :

FM353 : pour la commande d’un moteur pas à pas.

FM354 : pour un entraînement (variateur de vitesse) avec interface de consigne analogique.

FM453 : pour la commande de moteurs pas à pas ou d’entraînements (variateur de vitesse) avec interface de consigne analogique..

Le régulateur Asservissement de position assure :

le pilotage en vitesse de l’entraînement durant le déplacement (p. ex. accélération et décélération réglable, limitation des à-coups, écart de traînage)

l’arrivée à destination précise de l’axe sur la position de destination programmée

le maintien de l’axe sur une position donnée en dépit de l’action de grandeurs perturbatrices

Module de positionnement FM 353/354/453




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le FM 353/354/453 dispose des modes suivants :

manuel à vue

Commande

prise de référence

semi-automatique relatif

introduction manuelle des données (MDI = Manuel Data Input)

Automatique

automatique bloc par bloc





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

2 types d’axe (1axe pour FM353/354 3 axes pour FM453) axe linéaire axe rotatif

Systèmes de mesure de déplacement : codeur incrémental 5V, symétrique codeur absolu SSI

Les quatre entrées TOR et les quatre sorties TOR peuvent être utilisées selon les besoins spécifiques de l’utilisateur.

Les signaux suivants peuvent p. ex. être raccordés :

contact du point de référence (CPR) interrupteur pour départ externe palpeur de mesure position atteinte, arrêt rotation à droite/gauche L’affectation des fonctions de commutation aux

numéros des entrées/sorties s’effectue par le biais des paramètres machine.





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Fonctions de surveillance : surveillance de la plage de travail par fin de course

logiciel surveillance de l’immobilisation surveillance des codeurs surveillance pour le mouvement d’axe et l’arrivée à

destination

Types d’entraînement/de moteur :

FM353 :moteur pas à pas sans asservissement de position

FM354 : servomoteur avec asservissement de position

FM453 : servomoteur avec asservissement de position

moteur pas à pas sans asservissement de position

moteur pas à pas avec asservissement de position

Environnement système : SIMATIC S7-400/FM453 SIMATIC S7-300/FM353/354, à partir de la CPU 314

(recommandation : selon l’application et les besoins en mémoire utilisateur)

Intégration système : remplacement de modules possibles sans PG téléservice possible





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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Easy Motion Control est une solution soft qui permet le pilotage d‘axe en asservissement de position.

Easy Motion Control est base sur des Block S7 utilises par les CPU 300,400,WinAC,C7

Le controleur de position compare la valeur reelle avec la valeur de consigne et genere ainsi une consigne de vitesse

Easy Motion Control




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Une Configuration decentralisee est possible

Easy Motion ControlConfiguration DP




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Easy Motion ControlConfiguration DP

+/- 10V

Incr.SSI

Profibus

ET 200S 1 CountET 200S 2 AO U

CPU 414-2 DPCPU 416-2 DP




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Une configuration centralisee est possible

Easy Motion ControlConfiguration Centralisee




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Easy Motion Control dispose des modes suivants :

manuel à vue

Prise de reference/Definition reference

Deplacement relatif

Deplacement Absolu

La CPU definie la performance

CPU 315 ou new version, ou WinAC,CPU 400

Temps d‘execution

< 1 ms par axe CPU 416 < 10 ms par axe CPU 315

Utilisable pour 1 a 5 axes par machine

Cycle Control de position recommende 5 - 50 ms

Easy Motion Control




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

La configuration et le test peut-etre effectuee via un logiciel graphique

Easy Motion Control




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Simodrive Posmo A




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Armoire

3AC

Régulation BOet alimentation

centralisée

Câbles moteur et codeur

Posmo A La structure actuelle Technologie entraînements centralisée




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Mesures

Courant Valeurs réelles

Puissance

Consignes

Informations

0 100 %

M

A B

Armoire

Posmo A Positionnement d‘axe par technologie conventionnelle




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

0 100 %

M

A B

Puissance Informations

Tâche Confirmation

Posmo A Moteur, réducteur et électronique dans une unité distribuée




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Profibus DP

Bus alimentation

Armoire

3AC

Sectionpuissance

24VDC

Commandemaître PROFIBUS-DP

Structure POSMOA - Technologie distribuée aux entraînements




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Mémoire programmecontrôle de positioncontrôle moteurétage de puissace

température ambiante0 ... 45 °Cjusqu‘à 65°C déclassé

réducteur

poidsenv. 3.7kgou 5.4 kg

Degré de protection IP 54

Capot de connection

Moteur75 W ou 300W

Posmo A Caractéristiques




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

SIMODRIVE POSMO A est un moteur de positionnement distribué intelligent, connecté à PROFIBUS-DP

Caractéristiques de base

Régulation en boucle fermée et module de puissance intégrés au moteur

Connecté via les bus de communications et de puissance

Esclave standard PROFIBUS DP

Fonctionnalités extrêmement simples

Posmo A Fonctions de base




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Posmo A Fonctionnalités de positionnement

Fonctionnalités de positionnement intégrées et séquences de programme de déplacement

Axe rotatif / axe linéaire Unités en mm/pouce/degré

Referencement sur capteur externe

Changement de bloc à la volée Pour arrondir

Signalisation de position programmable

Forçage de la valeur réelle Pour le référencement

Compensation de jeu

Fin de course logiciel

Déplacement absolu‘Position à atteindre, vitesse et accélération max avec override

'Déplacement relatif‘Distance, avec sens, vitesse et accélération max avec override




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

FM 352 / FM 452 Module pour Cames électroniques




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

FM 352 / FM 452Boîte à Cames électroniques




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

FM 352 / FM 452 Module pour Cames électroniques

1 canal : Axe linéaire ou rotatif, Maxi de 128 cames / 32 pistes.

13 sorties TOR (piste de cames) pour la transmission rapide des signaux de commande (20 µs )

4 Entrées TOR, (par exemple : autorisation de freinage)

FM 352

CPU

S7-300

Automate

Retour Codeur

SortiesTOR




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

FM 357-2Carte 4 axes interpoles ou independant

OP17OP17

Liaison directe vers 611U sur Profibus DP avec contrôle de position et interpolation réalisé par horloge de synchronisation sur le bus.

Profidrive Profidrive

SIMATIC

S7

1

SIMATIC

FM357

7 8 9

4 5 6

1 2 3

0

.D E F

A B C INSDE L

S H IFT H ELP

ESC

ENT ER

AC K

S I M A T I C O P 17

S H IFT

H ELPK 1 K 5 K 6 K 7 K 8K 2 K 3 K 4

K 9 K 1 0 K 11 K 12 K 1 3 K 14 K 15 K 1 6

F 1 F 5 F 6 F 7 F 8F 2 F 3 F 4

S I M A T I C O P 1 74 x 2 0 Z e i c h e n

6 / 1 1 m m S c h r i f t h ö h e

8 x 4 0 Z e i c h e nZ e i c h e n g r ö ß e n b e l i e b i g m i s c h b a r

CPU 315(mini)CPU 315(mini)

S7-300S7-300

SIMODRIVE 611USIMODRIVE 611U

Con

sign

e an

alog

ique

FM 357-2FM 357-2




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

FM 357-2 Fonction Carte 4 axes interpoles ou independant

Table d‘ Interpolation

Mesure à la volée

Redémarrage aprèsArrêt d‘urgence

Actions synchronesavec interruption

Gantry Sortie Analogique

Syncrhonisation d‘axesPositionement Couplage par valeurpilote

Interpolation Circulaire

SplineOscillation

Limitation des à-coups

4 axes linéairecirculaires

Actions Synchrones Calculs AryithmétriquesProgrammation

Flexible

DIN 66025

Interpolation linéaire




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Rappel sur Codeur



Guide de selection

Concepts d‘entraînement pour le contrôle de position Influence sur le positionnement

Mot. asy.compactvector control

Mot. asy.compactvector control

Petite vitesse

B

A

durée A/B: 1sdurée A/B: 1s

Mot. SynchroneServo-moteur

Mot. SynchroneServo-moteur

A

B

durée A/B: 0.2 sdurée A/B: 0.2 s

Moteur standardVariateur U/F

Moteur standardVariateur U/F

Bande Morte

Oscillation

durée A/B: 2sdurée A/B: 2s

A

B




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Moteurs pour positionnementCaractéristiques typiques

TypeType

PrincipePrincipe

PuissancePuissance

VitesseVitesse

Moteur stand.Moteur stand.

Machine asynchronevariateur de fréquence

sans mesure


sans mesure

0.1 ... >100 KW0.1 ... >100 KW

10 ... 6000 tr/min10 ... 6000 tr/min

> 5 mm> 5 mm

PrécisionPrécision

Toutes les caractéristiques sont

données à titre indicatif et non contractuel

Servo-moteurServo-moteur

Moteur synchrone variateur de fréquence

avec codeur

Moteur synchrone variateur de fréquence

avec codeur

0,3 ... 30 KW0,3 ... 30 KW

0...6000 tr/min0...6000 tr/min

0.001 mm0.001 mm

Asy.compactAsy.compact


avec codeur


avec codeur

3,7 ... 100 KW3,7 ... 100 KW

1...9000 tr/min1...9000 tr/min

0.1 mm0.1 mm




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le Positionnement avec SimaticPositionnement Boucle Ouverte




SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection





SOMMAIRE

Rappel sur Codeur



Guide de selection

Le Positionnement avec Simatic

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